Чем отличается зенкер от зенковки. Сверление, зенкерование и развертывание. Тонкости правильного зенкерования металлических заготовок

Для обеспечения точности параметров обрабатываемых отверстий требуется зенкерование. Без специального инструмента тут не обойтись. С этой целью используется зенкер по металлу, а для чего он нужен, и что с ним делать, можно узнать из этого материала.

Для чего нужен зенкер по металлу, и как правильно его использовать? Можно ли сделать инструмент своими руками?

Назначение инструмента и разновидности

Зенкер по металлу – это высокоточный многогранный инструмент с заострением на конце. Применяется в технологических процессах при необходимости обеспечения точности в отверстиях, имеющих форму круга. Смысл заключается в увеличении качественной характеристики поверхности.

Зенкер был изначально предназначен для металлообработки, применяемой в машиностроении для получения точности после штамповки, отливки, сверления или долбления. И на сегодняшний день зенкер используют в техпроцессах машиностроительной сферы.

Его применяют в:

1. Промежуточных операциях.
2. Чистовых обработках.

Технологический инструмент подразделяется на:

• для развертывания с обеспечением припуска или обработки разверткой – №1;
• 4 или 5 допуском (11 квалитетом) – № 2.

При расточке отверстия его диаметр увеличивается, и чистота обработки повышается.

Технические характеристики процесса:

1. Очистка обрабатываемой поверхности или сглаживание неровностей.
2. Калибровка отверстий под крепежные элементы.
3. Обработка торцов поверхностей.
4. Придания профиля или расширение на глубину, к примеру, под болтовые головки.

Различают инструмент также по способам крепежа в станочном оборудовании:

• С конусом Морзе хвостовой или с метрическим конусом (так именуются конструктивные элементы крепления в технологическую оснастку).
• С конструктивным элементом-насадкой.

По конструкторскому исполнению зенкера, согласно требований ТУ или ГОСТ подразделяются на:

1. Цилиндрические. Изготовлены из износоустойчивых металлов, производятся диаметром от 10 до 20 мм.
2. Зенкер конический цельный. Изготовление производится из быстрорежущих и легированных металлических материалов, покрытие износоустойчиво. Размеры в диаметре от 10 до 40 мм.
3. Инструмент цельный насадной, диаметр в диапазоне от 32 до 80 мм.
4. Зенкер конусный исходя из стандартных требований производится типов 1 или 2, и насадной. На таком инструменте имеются пластины из твердых сплавов.
5. Соединенные сваркой.
6. Оснащенные пластинами из твердых сплавов.

Зенкер можно сделать самостоятельно, если имеются необходимые заготовки, и применять такой инструмент в случаях, если не требуется особой точности при обработке.

Разница между зенкерованием и смежными операциями

Зенкерование напоминает сверление, только выполняется в подготовленные технологические отверстия. При данной операции получается более точный результат, так как некоторые погрешности устраняются, выправляется соосность, увеличивается точность и чистота обработки.

В процессе сверления инструмент может отклониться от оси, особенно когда большая глубина. Зенкерование выполняется инструментом, обладающим высокой жесткостью, так как число режущих кромок большое, что обеспечивает точность и заданное направление. При низких глубинах резки обеспечивается еще большая точность.

Для сравнения можно привести пример: при рассверливании получаемая шероховатость – Rz 20мкм и 11-12 – это квалитеты, при обработке зенкером – шероховатость Ra 20мкм, 9-11 квалитеты. Сверло по металлу 85, изготовленное в соответствии с ГОСТ, используется в металлообработке при необходимости выполнения кольцевого сквозного отверстия.

Имеются инструменты, имеющие комбинированное исполнение, к ним относится сверло-зенкер. Применяется с особо ответственных техпроцессах при обработке металлов резанием.

Развертывание проводится после операций сверления и зенкерования отверстий, относимое к более точной механической обработке. Инструмент-развертка. Последнее относиться к получистовой операции, и в этом заключается отличие зенкерования от развертывания.

Зачастую происходит путаница между зенковкой и зенкером. Зенковка нужна для снятия фасок с отверстий, либо необходимости получения фасок конической конфигурации под заклепки, винты или болты. Эта операция называется зенкованием. Зенковки – это многолезвийный инструмент, выполняемый по нормам ГОСТ. Подразделение осуществляется по нескольким видам:

• Коническая, имеющая угол 60 градусов, 90 и 120. Используется для обеспечения фасок под крепежи или метизы.
• Цилиндрическая, имеющая хвостовик и износоустойчивое покрытие. Применяется в техпроцессах при обработке опорных заготовок.

Отверстия под потайные головки крепежных элементов можно производить цековкой. Это инструмент для резки металла для получения цилиндрических отверстий, под фаски болтов, заклепок, а также для опорных поверхностей.

Тонкости правильного зенкерования металлических заготовок

При выполнении зенкерования углублений в металле для заготовок, не требующих высокой точности, используется простое сверло, закрепленное к патрону обычной дрели. Такое практикуется в домашнем хозяйстве. При выполнении серьезных технологических операций в машиностроительных отраслях эта работа требует большой мощности и соответствующего оборудования.

Поэтому при таком подходе применяются:

1. Расточное оборудование.
2. Сверлильные установки.
3. Токарные станки.
4. Агрегатное (используемое для повторной обработки на оснащенной автоматикой линии).
5. Фрезерные станки.

При выполнении обработки стальных изделий применение смазочно-охлаждающих жидкостей обязательно, так как металл сильно нагревается и становится мягким, а это влияет на качество обработки. При обработке изделий из цветного металла не требует применения СОЖ, они наиболее податливы к внешним воздействиям и обработка отверстий выполняется быстрее.

При выборе инструмента требуется руководствоваться следующими нюансами:

• Тип применяемого инструмента выбирается на основании материала обрабатываемой заготовки. При этом немаловажно учитывать расположение отверстия и серийность производства.
• Исходя из заданных параметров точности, диаметра и глубины обработки производят соответствующий выбор зенкера.
• Способ крепления в станочном приспособлении немаловажен при выборе.
• Материал, из которого выполнен инструмент, зависит от материала детали, Например, это может быть зенкер по металлу или по дереву.

В помощь при выборе инструмента имеют место быть государственные стандарты, а именно ГОСТ 12489-71 будет настольной книгой в этом деле. Инструмент должен соответствовать ТУ и ГОСТ.

Примеры правильно выбора:

1. Для изделий, материалом которых является конструкционная сталь, и при этом есть необходимость получить отверстие до 40 мм по диаметру, производится обработка зенкером из быстрорежущей стали. Сам инструмент должен иметь 3 или 4 зуба, а диаметр не менее 30 и не более 40 мм.
2. Если изделие выполнено из закаленной или иной труднообрабатываемой стали, то при его расточке необходимо сделать выбор в пользу инструмента с твердосплавными пластинами. При этом показатели диаметра выбираются в пределах от 40 до 50 мм, а количество зубьев от 3 до 4.
3. Перед обработкой изделий из конструкционных материалов стали при обработке отверстий до 80 мм в диаметре, растачивание производится зенкером из быстрорежущего материала с использованием насадных головок диаметром от 32 до 80 мм.
4. Перовой зенкер используется для обработки заготовок из чугуна и цветного металла.
5. При обработке глухих отверстий, диаметр которых колеблется в пределах 15-25 мм обработка, происходит специальным инструментом, имеющим в корпусной части канал для подачи СОЖ.

Для выполнения качественных работ по зенкерованию необходимо соблюдать припуски. Параметры диаметра применяемого инструмента должны соответствовать с размером полученного диаметра в заготовке после технологической операции.

В случае если после зенкерования необходимо будет исполнение развертывания, то инструмент должен быть выбран из расчета на 0,15 или на 0,3 мм меньше, чем получаемый в результате размер. При нанесении метки черновой расточки ли сверления в качестве подготовки для зенкерования следует выполнять припуск на сторону размером от 0,5 до 2 мм.

Видео: свёрла, зенковки.

Охрана труда

При непосредственном выполнении производственных задач не нужно забывать и о собственной безопасности, при этом неважно какой инструмент применяется сверло, зенкер или зенковка.

• Работать в специальной одежде, при этом не должно быть свивающих ниток и обрывков ткани, пуговицы следует все застегнуть.
• Обувь должна быть закрытого типа, к таковой относятся ботинки или сандалии, специально изготовленные. В сланцах работать нельзя.
• Защитный экран для обеспечения защиты всего лица от возможного попадания стружки.
• Головной убор обязателен.
• Во время вращения патрона в перчатках работать нельзя.
• Перед работой необходимо проверить наличие заземляющего устройства и целостность провода заземления.
• Производить осмотр инструмента на наличие трещин, сколов и заусениц во избежание получения травмы.

Если на рабочем месте, по мнению работника, имеются требований ОТ и ТБ, то следует об этом доложить руководству и приступать к работе только после получения разрешения.

Зенкование и зенкерование – это два разных технологических процесса, которые применяются при обработке металлических отверстий и поверхностей. Вам пригодятся специальные инструменты различной конструкции. В первом случае используются зенковки, во втором – зенкеры. Далее разберем их особенности и отличия.

1

После завершения сверления металлической детали возникает необходимость сделать сложные геометрические углубления внутри детали для последующей установки в них различных крепежных элементов – болтов, винтов, заклепок. Для этого, а также при необходимости качественно обработать поверхность и снять фаски внутри детали берем зенковку. Данный инструмент может быть различной формы. Ее можно подбирать, ориентируясь на конечный результат. На сегодняшний день различают конические, цилиндрические или торцевые (плоские) зенковки. Последние иногда носят названия цековки, а зенкование отверстий, как технологический процесс, может называться цекованием.

Работа зенковки

Зенковки цилиндрического типа необходимы для получения отверстий соответствующей формы в просверленных гнездах для последующей установки в них болтов и винтов различного типа. Зенковка имеет две части – рабочую поверхность и хвостовик, а также специальный направляющий пояс (цапфу), который необходим, чтобы обеспечивать контроль соосности инструмента в процессе работы над поверхностью металлической детали.

Конические зенковки имеют аналогичную составляющую, которая включает в себя хвостовик и рабочую часть с поясами, они обеспечивают соосность при работе.

Такие зенковки, как правило, используют при создании отверстий в виде конуса внутри детали, снятия фасок и для углублений под болты, различные плоские шайбы или упорные кольца. Наибольшее распространение получили зенковки с конусным углом в 90 или 120 градусов. Торцевые или плоские цековки применяются преимущественно для зачистки и обработки металлических углублений для установки крепежных элементов. Все зенковки различаются между собой диаметром, углом и режимами работы. Зенкование, как и зенкерование, осуществляется на сверлильных, агрегатных, фрезерных и .

2

Зенкерование – это процесс расширения и обработки просверленных металлических отверстий штампованного или литого типа, который позволяет придать им строгую геометрическую форму. Зенкерование отверстий является промежуточным процессом, который чаще всего нужен после сверления и до металлического развертывания. С помощью качественного оборудования и инструмента можно добиться получения геометрических отверстий четвертого, а иногда и пятого класса точности. Инструмент для зенкерования называется зенкером.

Зенкер по металлу

Зенкеры бывают нескольких типов и различаются по количеству зубьев (трех- или четырехперые), а по конструкции могут быть цельными, вставными или насадными. От обычного сверла зенкеры отличаются увеличенной перемычкой, которая соединяет режущие кромки, срезанным углом, а также наличием большего количества режущих зубьев-кромок. Они позволяют обеспечить устойчивость инструмента в процессе работы и максимально точную соосность зенкера и обрабатываемого отверстия.

Зенкерование

Применение зенкеров определенного типа напрямую зависит от диаметра отверстия в обрабатываемой заготовке. Так, для отверстий, диаметр которых менее 12 мм, нужны цельные зенкеры, для отверстий свыше 20 мм – зенкеры вставного типа (со вставными ножами). При необходимости получить более точные и сложные поверхности используются комбинированные типы, в которых может быть до восьми режущих кромок, при этом зенкеры сборного типа могут дополнительно комбинироваться со сверлами, развертками и другими инструментами.

3 Развертывание – для обеспечения максимальной точности поверхности

– это сложный технологический процесс чистовой обработки металлических отверстий на фрезерном оборудовании, который выполняется после процессов сверления и зенкерования. С помощью развертывания удается добиться высокого класса точности. Оно производится на ручных и автоматизированных сверлильных или токарно-фрезерных станках с ЧПУ или с ручным управлением. Инструмент, который применяется при развертывании, называется развертка.

По типу обработку развертки могут быть ручными или механическими (машинными), а по форме – конусообразными или цилиндрическими. Инструмент состоит из трех частей с калибрующей частью и режущими кромками, которые равномерно или неравномерно распределяются по окружности. Как правило, развертки используются комплектом по три штуки, это необходимо для выполнения поочередно черновой, получистовой и чистовой обработки. В таком случае удается добиться максимального эффекта при обработке поверхности.

При развертывании также широко применяется комбинированный тип инструмента, в который входит зенкер, зенковка, развертка, сверло и другие элементы. Комбинация инструментов позволяет существенно сократить время на получение отверстие нужной формы, класса точности и шероховатости. Сверление, как и зенкерование, и развертывание, можно называть схожими технологическими процессами в определенных режимах работы. Они выполняются на схожих видах ручного и механического оборудования.

В работе слесаря по изготовлению, ремонту или сборке деталей механизмов и машин часто возникает необходимость получения в этих деталях самых различных отверстий. Для этого производят операции сверления, зенкования, зенкерования и развертывания отверстий.

Сущность данных операций заключается в том, что процесс резания (снятия слоя материала) осуществляется вращательным и поступательным движениями режущего инструмента (сверла, зенкера и т. д.) относительно своей оси. Эти движения создаются с помощью ручных (коловорот, дрель) или механизированных (электрическая дрель) приспособлений, а также станков (сверлильных, токарных и т.д.).

Сверление — это один из видов получения и обработки отверстий резанием с помощью специального инструмента — сверла.

Как и любой другой режущий инструмент, сверло работает по принципу клина. По конструкции и назначению сверла делятся на перовые, спиральные, центровочные и др. В современном производстве применяются преимущественно спиральные сверла и реже специальные виды сверл.

На направляющей части расположены 2 винтовые канавки, по которым отводится стружка в процессе сверления. Направление винтовых канавок обычно правое. Левые сверла применяются очень редко. Узкие полосочки на цилиндрической части сверла называются ленточками. Они служат для уменьшения трения сверла о стенки отверстия (сверла диаметром 0,25-0,5 мм выполняются без ленточек).

Режущую частьсверла образуют 2 кромки, расположенные под определенным углом друг к другу (угол при вершине). Величина угла зависит от свойств обрабатываемого материала. Для стали и чугуна средней твердости он составляет 116-118°.

Хвостовикслужит для закрепления сверла в шпинделе станка или сверлильном патроне и может быть конической или цилиндрической формы. Конический хвостовик имеет на конце лапку, которая служит упором при выталкивании сверла из гнезда.

Шейкасверла соединяет рабочую часть и хвостовик и служит для выхода абразивного круга в процессе шлифования сверла при его изготовлении. На шейке обычно проставляется марка сверла.

Изготавливаются сверла преимущественно из быстрорежущей стали или твердых спеченных сплавов марок ВК6, ВК8 и Т15К6. Из таких сплавов делается только рабочая (режущая) часть инструмента.

В процессе работы режущая кромка сверла притупляется, поэтому сверла периодически затачивают.

Сверлами производят не только сверление глухих (засверливание) и сквозных отверстий, т.е. получение этих отверстий в сплошном материале, но и рассверливание — увеличение размера (диаметра) уже полученных отверстий. Перовые сверла являются наиболее простыми по конструкции. Они применяются при обработке твердых поковок, а также ступенчатых и фасонных отверстий.

Особую группу сверл составляют центровочные сверла, предназначенные для обработки центровых отверстий. Они бывают простые, комбинированные, комбинированные с предохранительным конусом. Простые спиральные сверла отличаются от обычных спиральных сверл только меньшей длиной их рабочей части, так как ими производится сверление отверстий небольшой длины. Они применяются при обработке высокопрочных материалов, в то время как комбинированные сверла часто ломаются.

Зенкованием называется обработка верхней части отверстий в целях получения фасок ил цилиндрических углублений, например, под потайную головку винта или заклепки.

Выполняется зенкование с помощью зенковок или сверлом большего диаметра;

Зенкерование — это обработка отверстий, полученных; литьем, штамповкой или сверлением, для придания им цилиндрической формы, повышения точности и качества поверхности. Зенкерование выполняется специальными инструментами— зенкерами.

Зенкеры могут быть с режущими кромками на цилиндрической или конической поверхности (цилиндрические и конические зенкеры), а также с режущими кромками, расположенными на торце (торцовые зенкеры). Для обеспечения целостности обрабатываемого отверстия и зенкера на торце зенкера иногда делают гладкую цилиндрическую направляющую часть.

Зенкерование может быть процессом окончательной обработки или подготовительным к развертыванию. В последнем случае при зенкеровании оставляют припуск на дальнейшую обработку.

Развертывание — это чистовая обработка отверстий. По своей сущности она подобна зенкерованию, но обеспечивает более высокую точность и малую шероховатость обработки поверхности отверстий.

Инструмент для развертывания отверстий - развертка. Ручные развертки на своей хвостовой части имеют квадратный конец для вращениия их с помощью воротка. На машинных развертках хвостовик конусный.

Для обработки конических отверстий используют комплект конических разверток из трех штук: черновой (обдирочной), промежуточной и чистовой. Гладкие цилиндрические отверстия обрабатывают развертками с прямыми канавками. Если же в отверстии имеется шпоночный паз, то для его развертывания применяют инструменты со спиральными канавками.

При работе на сверлильных станках применяют различные приспособления для закрепления заготовок и режущего инструмента.

Машинные тиски — приспособление для закрепления заготовок разного профиля. Они могут иметь сменные губки для зажима деталей сложной формы.

Призмы служат для закрепления цилиндрических заготовок.

В сверлильных патронах закрепляют режущие инструменты с цилиндрическими хвостовиками.

С помощью переходных втулок устанавливают режущие инструменты, у которых размер конуса хвостовика меньше размера конуса шпинделя станка.

На сверлильных станках могут выполняться все основные операции по получению и обработке отверстий сверлением, зенкованием, зенкерованием и развертыванием.

Вертикально-сверлильные станки применяются для сверления отверстий диаметром до 75 мм. Они могут обеспечивать операции рассверливания, зенкерования, развертывания и нарезания резьбы.

Настольно-сверлильные станки используются для сверления в мелких деталях отверстий диаметром до 12 мм.

Техника безопасности при сверлении металла:

Работай на исправном сверлильном станке (исправные защитные ограждения, заземление, надежность установки патрона на шпинделе станка).

Надежно закрепи обрабатываемую деталь на столе сверлильного станка.

Запрещается трогать вращающийся патрон станка.

На время сверления одень головной убор, проследи, чтобы все пуговицы на одежде были застегнуты.

Не держи руками заготовку во время сверления.

В конце сверления ослабь подачу сверла.

Опилки после сверления не убирай руками.

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

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.