Как осуществляют зенкование и развертывание отверстий

О чем речь? Зенкование и развертывание отверстий – слесарные операции, разработанные для подгонки деталей к заданным в чертеже параметрам. Благодаря им диаметры увеличиваются, стенки обтачиваются, шероховатости сглаживаются.

Что учесть? Зачастую путают зенкование и зенкерование, хотя это разные технические операции. Также путаница возникает с выбором разверток для чистовой обработки отверстий. Малейший промах в миллиметр нарушает конструктивные характеристики детали.

Сверление, зенкование, зенкерование и развертывание отверстий

В производственных, ремонтных и сборочных операциях нередко приходится проделывать в деталях различные отверстия. В этом случае осуществляются сверление, зенкование, зенкерование и развертывание отверстий.

Для удаления материала (резания) необходимо осуществлять вращательные и поступательные движения режущего инструмента (обычно речь о сверлах, зенкерах и т. д.) по отношению к своей оси. Сам процесс обычно осуществляются с использованием ручных инструментов (коловорота, дрели) или механических устройств (например, электрических дрелей), специальных станков (к примеру, сверлильных или токарных).

Что такое сверление

Сверление представляет собой метод формирования и обработки отверстий путем резания с использованием специализированного инструмента (сверла), работа которого основана на принципе клина. В зависимости от формы и предназначения, они могут быть разных типов: перовые, спиральные, центровочные и др. Сейчас более распространены инструменты второго вида. Используются и специализированные типы сверл, однако это происходит не так часто.

Конструкция спирального сверла включает в себя нескольких основных элементов: рабочий, хвостовик и шейку. Первый делится на режущую и цилиндрическую (направляющую) части, на ней находятся две винтовые канавки. Эти элементы необходимы для удаления стружки при резании.

Основные материалы для изготовления сверл — марки быстрорежущей стали, такие как Р9, Р18, Р6М5 и другие. Все чаще используют металлокерамические твердые материалы (ВК6, ВК8, Т15К6). Пластинки из них, как правило, устанавливают лишь на рабочий (режущий) элемент инструмента. При эксплуатации режущая кромка постепенно затупляется, из-за чего сверла требуется регулярно затачивать.

Как правило, винтовые канавки направлены вправо. Левое направление применяется в крайне редких случаях. Вдоль канавок на части инструмента, выполненной в виде цилиндра, расположены небольшие полоски – ленточки, для снижения уровня трения инструмента о стенки отверстия. Сверла диаметром от 0,25 до 0,5 мм изготавливаются без ленточек.

Сверла используются не только для создания глухих (при засверливании) и сквозных отверстий, которые проникают сквозь материал, но и для рассверливания. Данная операция представляет собой увеличение диаметра уже имеющихся отверстий.

Режущая часть сверла состоит из двух режущих кромок, которые размещены при вершине под углом по отношению друг к другу. Размер угла определяется характеристиками материала, в котором необходимо проделать отверстие. Если речь идет о стали и чугуне средней твердости, то оптимальный показатель достигает 116—118°.

Хвостовик сверла нужен для фиксации инструмента в патроне сверлильного устройства, шпинделе станочного оборудования. Бывает в виде цилиндра и конуса. На конце последнего варианта обычно размещена лапка, выполняя функцию упора при выталкивании инструмента из гнезда.

Рабочий элемент сверла соединяется с хвостовиком через шейку. Этот элемент выполняет важную функцию при изготовлении инструмента, обеспечивая выход абразивного круга во время шлифования. На шейке, как правило, проставляют метку, указывающую на марку сверла.

Отличия зенкования от зенкерования отверстий

Зенкование — это операция по обработке верхней части отверстий. Тем самым создаются фаски или углубления в форме цилиндра, которые требуются, к примеру, при установке потайных головок винтов или заклепок. Для зенкования применяются специальные инструменты. Например, зенковки и сверла большего диаметра.

Зенкерование представляет собой процесс обработки отверстий, созданных разными методами (литьем, штамповкой, сверлением) для получения цилиндрической формы, улучшения точности и качества работы. Для этого используются специализированные инструменты – зенкера.

Зенкерование может быть финишным процессом либо подготовительным этапом перед развертыванием. Во втором случае делают еще припуск, нужный для последующей работы. Некоторые зенкеры оснащены режущей кромкой, размещенной на поверхности в виде конуса или цилиндра. Есть и инструменты, в которых она находится на торце. Иногда в верхней части формируется ровная цилиндрическая поверхность. Это нужно для обеспечения коллинеарности рабочего отверстия и зенкера.

Конструкция и виды зенковок

Инструменты для зенкования могут различаться по диаметру резцов:

• от 1,5 до 0,5 мм – простые резцы;
• с предохранительным конусом от 6 до 0,5 мм в диаметре (либо без него);
• с хвостовиком диаметром от 8 до 12 мм.

Инструменты для зенкования могут иметь различные конфигурации:

• Резцы конической формы. Лезвия этих инструментов имеют форму конуса и разделяются от центра под углом от 30° до 120° к оси зенковки (с интервалом в 30°).
• Резцы с элементами для торцевания.
• Резцы с режущими кромками, размещенными на окружности цилиндра. Этот тип приспособлений используется для создания ровных цилиндрических углублений в процессе зенкования.

Зенковки применяются для:

• удаление скруглений на конце канала отверстия;
• создание углублений для скрытого размещения шляпок крепежных изделий;
• обработки отверстий при формировании конического расширения;
• создания углублений в отверстиях для формирования опорной плоскости.

Для изготовления инструментов используют сплавы или углеродистые стали, которые содержат определенные примеси для улучшения свойств.

Конические зенковки имеют следующую структуру:

• Рабочий элемент, состоящий из 6–12 режущих кромок, которые толще, чем у сверла.
• Хвостовик; он нужен для установки инструмента на сверлильном или токарном устройстве.

Угол развертки конуса составляет от 60 до 120 градусов. Количество режущих кромок зависит от диаметра инструмента. Важно учесть, что чем больше диаметр, тем больше будет кромок.

Зенковка, имеющая цилиндрическую форму и конструкцию, напоминает сверло, так как оснащена множеством режущих кромок. Инструмент необходим для формирования поверхностей с неглубокими выемками, поэтому длина кромок меньше, чем у обычного сверла.

Чтобы установить зенковку в патрон, он обычно оснащается направляющей цапфой. Специальный поясок (съемный или нет) не дает инструменту погрузиться слишком глубоко. Данный элемент располагается выше режущих элементов.

В пояснении к чертежам будущей детали указывается информация о типе и размере инструмента.

Правила зенкования отверстий

Зенковки часто применяются вместе с токарными или сверлильными устройствами. Прежде чем начинать операции, важно проверить работоспособность патрона. Неправильное погружение инструмента может возникнуть при биении резца.

При использовании инструмента для зенкования и развертывания отверстий важно учитывать следующие рекомендации:

• Необходимо соблюдать указанную в инструкции изготовителя скорость вращения резца. Иначе может произойти перегрев рабочей части и износ режущих кромок.
• Важно соблюдать соответствие между диаметром режущего элемента и размером углубления. Неправильное соотношение может привести к нарушению угла конуса, точности глубины и позиционирования расширения относительно центра отверстия.
• Допускается применять только подходящий режущий элемент в зависимости от типа углубления. Когда требуется создать конические, применяют зенковки с длинным корпусом и направляющей цапфой, а для мелких – в форме конуса. Для обработки материалов из твердого сплава следует взять инструмент со специальными напайками.
• Желательно использовать специальные эмульсии для отвода тепла из рабочей зоны при проделывании отверстий в некоторых материалах, таких как чугун или твердые сплавы.
• Требуется точно центрировать зенковку, чтобы она совпадала с центром отверстия.

В процессе разработки рабочих чертежей для последующего производства необходимо указывать требуемый режим функционирования оборудования и другие важные моменты. Несоблюдение этих инструкций, нарушение общей технологии обработки отверстий могут привести к появлению производственного брака в изготовленных деталях.

Суть развертывания отверстий

Это действие представляет собой финальную обработку, схожую с зенкерованием. Процесс обеспечивает повышенную точность результата и меньшую шероховатость поверхности. Он может выполняться как вручную с помощью слесарных инструментов, так и на станке с использованием машинных разверток.

Конструкция развертки включает в себя три основных компонента: рабочую часть, шейку и хвостовик. Первая разделена на три элемента: заборный, режущий (конический) и калибрующий. Последний, расположенный вблизи шейки, обычно имеет обратный конус, что способствует уменьшению трения при вводе инструмента в отверстие. Зубья рабочего элемента выполняются в виде винтовых/прямых элементов. Они различаются по своему расположению: равномерные или нет. Во втором случае, как правило, осуществляется ручная обработка.

Хвостовик ручных разверток оснащен специальным квадратом для крепления воротка, а машинных диаметром до 1 см – цилиндрическим. В остальных инструментах используется хвостовик конический с лапкой, аналогичной сверлу.

Для проведения как черновых, так и чистовых работ с отверстиями часто задействуют наборы разверток, которые включают в себя сразу несколько инструментов.

Основные виды разверток

Инструменты могут быть классифицированы в соответствии с различными характеристиками:

• Конструктивные особенности: цельнометаллические, сборные, регулируемые и т. д.
• Тип создаваемых отверстий: конические и цилиндрические.
• Способ обработки: ручные и механические.
• Форма лезвия: цилиндрические и конические.
• Цель использования: для черновой или чистовой обработки отверстий.

Используют специализированные цельные или регулируемые развертки, которые предназначены для выполнения важных технологических операций (ступенчатые, котельные и т. д.). Также на рынке популярны сборные модульные комплекты для машинной обработки. Они содержат разные державки, которые могут быть совмещены как с инструментами, имеющими постоянные рабочие части, так и с модульными элементами, позволяющими регулировать размеры. Эти системы различаются по способу эксплуатации:

Ручные инструменты

Они обладают особыми характеристиками:

• Ножи расположены неравномерно по периметру. При этом зубцы размещены несимметрично. Это позволяет каждому повороту инструмента направлять лезвия на разные участки материала, предотвращая образование неровностей.
• Угол наклона заборного элемента ограничен до 2°. Это снижает необходимость приложения больших усилий во время работы. Длина регулируется специальными удлинителями, которые оснащены квадратным выступом для фиксации воротка.

Ручные регулируемые инструменты, как правило, применяются для ремонта на местах установки оборудования. Эти приспособления можно настроить путем изменения диаметра корпуса (необходимо сжать или разжать его) либо посредством перемещения режущих кромок.

Разжимные развертки обычно имеют прорези вдоль лезвий и конусное отверстие, в котором размещен шарик. Чтобы изменить диаметр инструмента шарик смещается вдоль оси корпуса. Для этого используют специальный настроечный винт. Если инструмент со сменными пластинами, то размер отверстия изменяют путем поднятия режущей кромки над поверхностью корпуса.

Машинные развертки

Они используют чётное количество лезвий / сменных пластин, которые равномерно размещены на корпусе. Качество обработки зависит от их числа: чем больше элементов, тем точнее и менее шероховатыми становятся отверстия. Заборная часть инструмента короткая, а углы передних кромок, как правило, не превышают 45 градусов.

Практически все машинные инструменты имеют конический хвостовик. Это обеспечивает совместимость с посадочными конусами шпинделей станков и стандартными оправками. Изменение диаметра осуществляется аналогично тому, как это делается в ручных инструментах. Такие развертки могут применяться на токарном, сверлильном и фрезерном оборудовании.

Часто задаваемые вопросы о зенковании и развертывании отверстий

Как осуществляется обработка отверстий?

Как правило, используются сверлильное и токарное оборудование. Если надо обработать деталь, которую нельзя зафиксировать на станке, или отверстия сделаны в недоступных зонах, операцию выполняют ручными инструментами, такими как воротки, ручные, пневмо- и электродрели.

В чем преимущества и недостатки зенкования и развертывания?

Сейчас вместо механического развертывания, зенкерования и зенкования отверстий часто используют высокотехнологичные лазерные, термические методы. Применяют гидроабразивные технологии. При этом механические методы также необходимы для выполнения некоторых работ. Например, можно осуществлять ручную обработку материала без необходимости использования сложного и дорогого оборудования. Преимуществом традиционных технологий является и их экономичность. Среди недостатков можно выделить сниженную скорость и менее высокое качество обработки.

Что представляют собой цековки?

Это зенкеры-подрезки с торцевыми зубьями и направляющей цапфой, которые применяются для точного зенкерования торцовых поверхностей. Цековки позволяют быстро удалить все лишнее на поверхности деталей в процессе литья, сварки и других операций.

При обработке отверстий необходимо добиться высокой точности. При обычном сверлении эта задача невыполнима. Для повышения качества поверхности отверстий часто используются более технологичные методы, такие как зенкование, зенкерование и развертывание.