Развертывание и зенкование отверстий: правила и оборудование

О чем речь? Развертывание и зенкование отверстий используют для приведения их характеристик в соответствие с установленными требованиями. Первая операция необходима для создания поверхности с нужной шероховатостью, а вторая – для обработки верхнего края.

На что обратить внимание? Зенкование осуществляют с помощью специального инструмента – зенковки. Также эту процедуру можно делать сверлами большего диаметра, чем отверстие. Развертывание производят только разверткой.

Задачи развертывания отверстий

На этапе составления чертежей и технического задания закладываются размеры, форма и шероховатость отверстий заготовки. Достигнуть заданных параметров можно путем сверления, развертывания или зенкования.

Инструменты для развертывания и зенкования отверстий, как ручные, так и машинные, имеют существенные конструктивные отличия.

К выбору приспособления для проведения зенкования, сверления, зенкерования, развертывания и обработки отверстий следует подходить, обращая внимание на следующие технические характеристики:

• Диаметр. Выбор зависит от того, какие параметры отверстия заложены на чертежах и в техническом задании.
• Тип. Развертки позволяют выполнить чистовую или черновую обработку различными способами, включая автоматизированный, ручной или полуавтоматизированный.

Черновые зенкование и развертывание отверстий допускают припуск от 0,1 до 0,15 мм. В чистовом варианте обработки он должен составлять от 0,05 до 0,1 мм.

Фото: aleksandarlittlewolf / Freepik

Для наглядности рассмотрим конкретный пример развертывания. Представим, что нам нужно отверстие с 30-миллиметровым диаметром. Алгоритм будет следующим:

• Делаем отверстие сверлом с диаметром 15 мм.
• Расширяем отверстие до диаметра 29,8 мм большим сверлом.
• Доводим диаметр до 29,95 мм при помощи черновой развертки.
• Используя чистовую развертку на заключительном этапе, убираем припуск 0,05 мм и получаем отверстие с диаметром 30 мм.

Полученное отверстие может иметь разные точность и степень шероховатости. В первую очередь на них влияют геометрические параметры развертки. Однако свою роль может сыграть качество жидкости, применяемой для смазки и охлаждения поверхности заготовки.

Степень шероховатости поверхности и точность полученного отверстия будут зависеть не только от геометрических параметров развертки, но и от смазочно-охлаждающей жидкости, используемой в процессе.

При работе со сталью применяют эмульсии, содержащие минеральные масла. Латунь и бронза таких добавок в смазочно-охлаждающую жидкость не требуют.

Характеристики инструмента для развертывания отверстий

Регламентация производства разверток и требований к ним осуществляется при помощи следующих документов: ГОСТ 29240-91, ГОСТ 11173-76, ГОСТ 7722-77, ГОСТ 1672-80. В большинстве случаев инструменты изготавливают из быстрорежущих или легированных сталей. Конкретную марку подбирают под материал, из которого сделана заготовка.

Составные части инструмента:

• Рабочая. Вступает в непосредственный контакт с обрабатываемой заготовкой, выполняя функцию развертывания. Имеет до 16 зубьев. Одним из ключевых элементов рабочей части инструмента являются канавки, которые обеспечивают отвод стружки. Чаще всего встречаются прямые. Однако при работе с прерывистыми поверхностями наибольшую эффективность показали спиральные канавки. Эту часть инструмента можно разделить на зоны:
• Калибрующая. Обеспечивает подгонку размеров отверстия под нужные параметры;
• Заборная. Служит для срезания слоев металла. В ее конструкции имеется направляющий конус, а также зубья, отличающиеся острой заточкой. Именно они обеспечивают рез металла с внутренней стороны отверстия. Там есть и конусная зона, в которой зубья переходят в шейку.
• Хвостовая. Закрепляет инструмент в воротке или патроне.
• Переходная. Служит для соединения хвостовика и рабочей части.

Фото: toolsnavis / Freepik

По способу использования развертки подразделяют на:

• Машинные. Хвостовая часть имеет цилиндрическую или конусную форму, что позволяет фиксировать инструмент в металлообрабатывающих станках. Такая развертка может иметь любой диаметр.
• Ручные. Хвостовая часть в виде квадрата, обеспечивает фиксацию в воротке. Диаметр таких разверток ограничен 50 мм.

По форме рабочей части развертки делят на:

• Конические. Рабочая часть имеет срез на верхушке. Позволяет работать как с коническими, так и классическими отверстиями. Для отвода стружки служат винтовые и прямые канавки.
• Цилиндрические. Подходят для работы с классическими круглыми отверстиями. Канавки винтовые или прямые.
• Ступенчатые. Подобные развертки встречаются редко. Они имеют коническую форму и ступенчатый скос. Такие развертки являются универсальными. Применяются для выравнивания отверстий в металлических листах.

По точности обработки выделяют развертки следующих видов:

• Цилиндрические. Дополнительно разделяются, исходя из номера квалитета.
• Конические. В свою очередь, делятся по уровням обработки (средний, черновой и чистовой).

Понятие зенкования отверстий

Процесс зенкования представляет собой обработку отверстия в верхней его части. Он позволяет создать фаску или углубление, которые необходимы при установке заклепок или головок винтов впотай. Осуществляется при помощи специальных инструментов: сверла большего диаметра или зенковки.

Зенкование может применяться для обработки отверстий, которые создавались самыми разными способами, включая сверление, литье или штамповку. С его помощью можно повысить качество, улучшить точность или добиться цилиндрической формы. Максимальный эффект достигается при применении специнструмента – зенкера.

Некоторые зенкеры имеют режущую часть цилиндрической или конической формы. Встречаются инструменты с кромкой на торце, а не на поверхности.

Нередко зенковки используют на сверлильных или токарных станках. Перед началом работы следует проверить состояние патрона. Если возникнет биение резца, инструмент будет погружаться в заготовку неправильно.

Эксперты советуют при работе с инструментами для развертывания и зенкования отверстия учитывать ряд нюансов:

• Используйте режущий элемент с тем же диаметром, что и размер углубления. В противном случае угол конуса может быть нарушен, что приведет к потере позиционирования расширения относительно центра и точности глубины.
• При работе с чугуном и другими твердыми сплавами желательно использовать жидкости, позволяющие обеспечить отведение тепла из рабочей зоны.
• Выбирайте инструмент, который подходит для конкретного типа углубления. Для зенкования мелких отверстий подойдет коническая форма, а в иных случаях потребуется наличие направляющей цапфы. При работе с твердыми сплавами нужен инструмент с напайками.

Фото: pixel-shot.com / Freepik

• Необходимо точное центрирование зенкера и обрабатываемого отверстия.
• Производитель зенкера в инструкции указывает оптимальную скорость вращения резца. Если ее не соблюдать, рабочая зона может слишком перегреться, что приведет к быстрому износу кромок инструмента.
• Разрабатывая чертежи и инструкции по использованию оборудования, следует учесть режим функционирования и ряд других важных моментов. Нарушение технологии обработки отверстий, а также несоблюдение требований могут спровоцировать брак при производстве заготовок и деталей.

Виды инструмента для зенкования отверстий

Для зенкования применяется специнструмент – зенковка. Она представляет собой оснастку с большим количеством лезвий, осуществляющих рез металла.

Конфигурация режущей части позволяет разделить зенковки на:

• Торцевые.
• Цилиндрические.
• Конические.

На основе диаметра инструмента зенковки бывают:

• Простые (от 0,5 до 1,5 мм).
• С предохранительным конусом или без него (от 0,5 до 6 мм).
• С конусным хвостовиком (от 8 до 12 мм).

Далее рассмотрим каждую разновидность более подробно.

Цилиндрические зенковки, или цековки

В ГОСТ 25762-73 дано четкое определение: цековка – это осевой многолезвийный инструмент для обработки цилиндрического и (или) торцевого участка отверстия заготовки. В процессе зенкования данное приспособление позволяет создать углубление для установки:

• Шестигранных гаек под шайбы и без них.
• Болтов и винтов с головками под шестигранник.
• Винтов со шлицем с цилиндрическими и полукруглыми головками.

Отличительной особенностью конструкции всех цековок является наличие направляющей цапфы. Она позволяет избежать радикальных биений в процессе зарезки. Отверстия сохраняют свою четкую форму, а режущая кромка не крошится. Цапфа может быть как сменная, так и постоянная.

Фото: toolsnavis / Freepik

В конструкции цековки есть еще одна особенность – обратная конусность. Уменьшение диаметра происходит по мере приближения к хвостовику. Для инструментов, изготовленных из быстрорежущих сталей, параметры сужения соответствуют диапазону от 0,08 до 0,16 мм на 10 см. Уменьшение диаметра для зенковок с твердосплавными вставками варьируется от 0,05 до 0,1 мм.

ГОСТ предусматривает выпуск цековок четырех видов. Различаются они конструкцией цапфы, которая определяет порядок установки в станки и оборудование. Подобные инструменты для зенкования характеризуются наличием четырех зубов на режущей кромке.

Конические зенковки

Отличаются формой рабочей части. Коническая зенковка отлично подходит для зенкования центровых отверстий и опорных поверхностей. Иногда подобные инструменты называют фаскосъемными, поскольку они служат для удаления лишнего металла в отверстии. В ГОСТ «Зенковки конические. Технические условия» подробно указана и стандартизирована их номенклатура.

Всего выпускаются конические зенковки 11 разных типов. 4 используются в качестве центровочного инструмента. Остальные 7 применяются для обработки конических опорных поверхностей.

Зенкование заранее подготовленных отверстий осуществляется центровочным инструментом с диаметром до 8 мм. Для создания конической опорной поверхности потребуются показатели от 1,6 до 25 мм. Зубья зенковок имеют передний нулевой угол, поскольку по требованиям ГОСТ они должны располагаться радиально.

Часто задаваемые вопросы о развертывании и зенковании отверстий

Каким ГОСТ регламентируются зенковки?

Технические условия для зенковок конической формы указаны в ГОСТ 14953-80. Кроме того, осуществляя операции по обработке металла, следует обращать внимание на другие стандарты, которые могут регламентировать параметры применяемых инструментов, включая зенкеры, развертки и другие. В специальной литературе имеются таблицы, обеспечивающие правильный подбор оснастки.

Какие моменты следует учитывать при зенковании?

Одним из ключевых аспектов применения зенковки является ее правильная заточка.

Давайте рассмотрим процесс заточки зенковки. Сперва ее нужно закрепить в державке. Затем вывести угол заточки до нужного уровня, выполняя несколько движений по режущей кромке без особого нажима. Если зенковка двусторонняя, процедуру повторить.

Как правильно выбрать метод обработки отверстий?

Выбирать метод обработки отверстий следует на основе ряда факторов. В их числе:

• Форма, габариты и другие особенности заготовки.
• Толщина и физико-химические свойства материала.
• Количество деталей, подлежащих обработке.
• Желаемые качество и точность обработки.
• Сроки выполнения работ.
• Параметры изделия, включая допуск по шероховатости, глубину, геометрию, вид и расположение.

На смену механическим зенкованию, развертыванию и зенкерованию приходят современные термические и лазерные технологии. Востребованность гидроабразивных способов обработки металла растет с каждым днем, поскольку они позволяют обеспечить точность раскроя и высокую скорость.

Впрочем, до полного отказа от зенкования и развертывания отверстий еще далеко. Эти методики не требуют использования дорогих станков и сложного оборудования. Не нужно тратиться и на расходные материалы.

Изображение в шапке статьи: everyonephoto / Freepik