Механическая обработка — это обработка существующих отверстий. Она выполняется с помощью инструмента, который отличается от сверла лучшей производительностью, — дрели. Она может использоваться для небольшого увеличения отверстия, полученного в результате литья, ковки или сверления заготовки.
Основные виды механообработки отверстий: сверление и зенкерование
Сверление — это вид механической обработки, при котором в толще металла образуются отверстия. Сверление производится с помощью соответствующего металлического инструмента — сверла. В зависимости от материала инструмента выбираются условия резания, например, скорость:
- Vmin=25 м/мин, Vmax=35 м/мин — когда мехобработка ведется сверлами из инструментальных сталей;
- Vmin=12 м/мин, Vmax=18 м/мин — когда мехобработка ведется быстрорежущими сверлами;
- Vmin=50 м/мин, Vmax=70 м/мин — когда мехобработка ведется твердосплавными сверлами.
Выбор в пользу высоких значений делается при условии большого диаметра сверла и малого опережения.
Сверло характеризуется углом заострения 118°. Для очень твердых материалов рекомендуется угол заострения 135°, особенно если требуется глубокое отверстие.
Другими конструктивными особенностями сверл является тип хвостовика: конический, цилиндрический. В первом случае сверло вставляется в отверстие пиноли задней бабки, которая также имеет конический хвостовик. В случаях, когда конусы не подходят друг к другу, используются переходные втулки. Во втором варианте используются кулачковые сверлильные патроны, показанные на рис. 1. Это приспособление также устанавливается на задней бабке, для чего патроны снабжаются коническим хвостовиком. В корпусе патрона имеются специальные пазы, в которых перемещаются кулачки, фиксирующие сверло. На конце каждого кулачка находится направляющая, которая входит в зацепление с резьбовой поверхностью гильзы. Вращательное движение во втулке и, соответственно, во втулке передается ключом. При этом кулачки перемещаются вверх и вниз и одновременно совершают радиальное вращательное движение.
Рисунок 1. Схема кулачкового патрона: 1 — вал; 2 — корпус; 3 — кольцо; 4 — кольцо; 5 — шпонка; 6 — кулачок.
Перед началом сверлильных работ на задней бабке располагают на таком расстоянии, чтобы отверстие в толщине металлического изделия можно было просверлить без максимального продвижения карандаша. При этом заготовка поворачивается. Сверло аккуратно подводится к поверхности сырья вручную (вращением специального маховика), при этом главное внимание уделяется тому, чтобы избежать ударов. Затем сверло сверлится на небольшую глубину для проверки точности отверстия. Перед проверкой заготовку останавливают, а инструмент откладывают в сторону.
Особенности охлаждения
Износ инструмента, вызванный трением сверла об обрабатываемую поверхность, можно уменьшить путем подачи охлаждающей жидкости в зону обработки. СОЖ особенно важна при обработке алюминиевых и стальных заготовок. При обработке чугуна, бронзы и латуни сверление можно проводить без СОЖ.
Основной задачей СОЖ является охлаждение режущего инструмента при сверлении с высоким тепловыделением и трением сверла. Она также облегчает отвод стружки. СОЖ помогает увеличить скорость резания почти в полтора раза. Она выпускается в различных формах:
- раствор эмульсии — при обработке конструкционных сталей;
- компаундированное масло — при обработке легированных сталей;
- керосин — при обработке алюминия и чугуна.
В тех случаях, когда в оборудовании отсутствует система охлаждения, функцию СОЖ может взять на себя смесь парафина и машинного масла.
Как сохранить целостность инструмента?
Сохранение первоначальных свойств режущего инструмента напрямую зависит от выбранных условий резания (максимальные скорости резания и минимальные скорости подачи). Например, чтобы избежать поломки сверла при сверлении с подачей, рекомендуется значительно уменьшить скорость подачи при отводе инструмента.
Особого внимания требуют случаи, когда глубина просверливаемого отверстия превышает длину спиральной канавки инструмента. Когда рабочая часть сверла вставлена в отверстие, стружка продолжает образовываться, но выхода для нее нет. Это приводит к поломке инструмента. Если такой ситуации избежать не удается, необходимо регулярно извлекать сверло из отверстия и очищать его канавки от стружки.
Неправильная заточка сверла приводит к отклонениям от желаемой геометрии и шероховатости отверстия. Плохо заточенные инструменты приводят к образованию заусенцев на выходной стороне. Разная длина режущей кромки в сочетании с асимметричной заточкой, нецентрированной крестовиной и неравномерной шириной прутка приводит к заклиниванию сверла в отверстии. Это увеличивает силы трения, и через некоторое время сверло ломается.
Основные определения
Вытачивание — это специальный режущий инструмент, позволяющий получать отверстия правильной или цилиндрической формы. Погружение — это специальный режущий инструмент, позволяющий получать регулярные или цилиндрические отверстия.
Реверс — инструмент, состоящий из определенного количества лезвий, предназначенных для резки. Он используется для улучшения качества отверстия, увеличения существующих отверстий и получения цилиндрических или правильных отверстий. Финишная обработка реверса называется зенкерованием. Зенкерование относится к частичной отделке металла.
Существует заблуждение, что отжиг и вытачивание — это одно и то же. Погружение используется для улучшения технического качества скважины. Оно не предназначено для вычерпывания.
Контрбурение — это удаление фрагментов или неровностей из скважины. Контрбурение — это процесс углубления отверстия правильной формы для скрытия головки болта или самореза. Процесс скрытия головки болта или самореза также известен как зенкерование.
Зенкование
Зенкование — это процесс обработки отверстий под головки винтов, саморезов или фитингов.
Как выбрать размер зенковки?
Чтобы винт идеально сидел в потайной головке, важно иметь правильную зенковку для головки материала и зенковать отверстие точно по высоте головки. Угол инструмента должен соответствовать углу конусности головки, а его диаметр — диаметру головки. Если зенковка очень большая, головка утонет в «кратере» отверстия, а если зенковка меньше, она будет выступать над уровнем, что также не эстетично.
Стандарт ГОСТ 12876-67 устанавливает размеры опорных поверхностей для винтов с потайной и полупотайной головкой. На основании этих данных мы составили таблицу, которая поможет вам быстро определить, какая потайная поверхность подходит для того или иного диаметра шурупа.
Таблица 1. Размеры канавок для головок винтов (включая допуски).
| Диаметр резьбы d, мм | Стандартные размеры головки | Диаметр зенковки, мм | Предельные отклонения, мм | ||||
| Диаметр, мм | Высота, мм | D1 (по H13) | D2 (по H12) | D3 (по H14) | |||
| 2.0 | 3.8 | 1.2 | 4.3 | 4.6 | 4.3 | — | |
| 2.5 | 4.7 | 1.5 | 5.6 | 5.7 | 5 | — | |
| 3 | 5.6 | 1.65 | 6.3 | 6.6 | 6 | 7 | |
| 3.5 | 6.5 | 1.93 | 7.3 | 7.6 | 7 | — | |
| 4 | 7.4 | 2.2 | 8.3 | 8.6 | 8 | 9 | |
| 5 | 9.2 | 2.5 | 10.4 | 10.4 | 10 | 11.5 | |
| 6 | 11 | 3 | 12.4 | 12.4 | 11.5 | 14.5 | |
| 8 | 14.5 | 4 | 16.5 | 16.4 | 15 | 18.5 | |
| 10 | 18 | 5 | 20.5 | 20.4 | 19 | 22 | |
| 12 | 21.5 | 6 | 24.0 | 24.4 | 23 | 26 | |
| 14 | 25 | 7 | 28.0 | 28.4 | 26 | — | |
| 16 | 28.5 | 8 | 31.0 | 32.4 | 30 | — | |
| 18 | 32.5 | 9 | 35.0 | 36.4 | 34 | — | |
| 20 | 36 | 10 | 39.0 | 40.4 | 37 | — | |
Разновидности зенковок
Зенковки и зенкеры используются для обработки отверстий или для получения зенковки правильной формы. Параметры обрабатываемых отверстий могут быть различными в разных условиях. Они выполняются с помощью различных типов отверток или болтов. Давайте узнаем, какие типы шурупов существуют:
- Конические. В данной зенковке ножи расположены под углом от 30 до 120 градусов и центра к краям.
- Цилиндрические. Имеют режущую кромку по окружности цилиндра, за счёт чего получаются ровные цилиндрические отверстия
- Торцевые зенковки.
Интерполяционные фрезы могут использоваться для выполнения следующих операций с отверстием:
- Обработка отверстия с созданием конуса
- Получения конического углубления для саморезов или другого крепежного элемента.
- Удаление фаски и стружки из отверстий.
Зенкеры изготавливаются из легированной или углеродистой стали.
Зенковки
В ГОСТ 25751-83 «Инструменты режущие. Термины и определения» дано определение «осевого режущего инструмента для повышения точности формы отверстия и увеличения его диаметра». Как видите, определение ничем не отличается от определения винта, что говорит о его неполноте. Поскольку определение не дает информации о том, чем отличается драга от других инструментов, ниже приводится краткое описание работы драги, чтобы прояснить разницу между драгой и шурупом
Технологическая операция зенкования
Вытачивание относится к списку операций по изготовлению отверстий наряду со сверлением, вытачиванием, отжигом и развертыванием. Каждый из этих процессов имеет свой смысл и назначение. Сверление предназначено для черновой обработки, вытачивание — для предварительной, а расширение и растачивание — для чистовой. Во всех случаях упор делается на обработку цилиндрической поверхности.
Указанные процессы и соответствующие инструменты используются для обработки как сквозных, так и глухих отверстий. В глухих отверстиях сверла и фрезы не используются для чистовой обработки поверхности отверстия. Сверла и фрезы не предназначены для изменения цилиндрической формы отверстия на коническую.
Однако в промышленности существует множество применений, когда при обработке торца необходимо качественно снять фаску в зоне входа в отверстие, чтобы обеспечить точное цилиндрическое углубление для болтов, шайб, пружин, фланцев и т.д. В других случаях требуются стандартные конические углубления для центровых отверстий, монтажных поверхностей для крепежа, конических поверхностей седел клапанов и т.д. Для таких операций был разработан специальный инструмент — инструмент для обработки канавок.
Конструкция зенковки
Зенкерование относится к осевым многолезвийным режущим инструментам. В технической литературе описаны два вида зенкерования: коническое и цилиндрическое (зенкер). Стандарты четко разграничены. Существует стандарт на конические фрезы ГОСТ 14953-80 и стандарт на цилиндрические фрезы ГОСТ 25751-73. В стандарте используется только одно обозначение для цилиндрических фрез — зенковка.
Конические зенковки
Название инструмента происходит от формы заготовки. Конические фрезы используются для снятия фасок, для обработки конических поверхностей подшипников и для изготовления центральных отверстий. Этот инструмент широко используется, а номенклатура стандартизирована. Типы и основные размеры этого вида инструмента описаны в ГОСТ 14953-80 «Зенкеры конические. Технические термины». В соответствии с этим стандартом выпускаются 4 типа зенкеров и 7 типов для обработки конических поверхностей подшипников, всего 11 типов. Классификация по назначению приведена в таблице 1. На рис. 3 показаны конические зенкеры типа 2 и фрезы для конических углублений (отверстий) типов 5,6,7.
Рис. 3: Фрезы для конических зенковок: а) фрезы типа 2, б) для конических зенковок.
Таблица 1: Типы перевернутых отверстий.
Заключение
Чтобы избежать недоразумений в терминологии, следует пользоваться специальными стандартами на инструменты. Из их содержания можно сделать определенные выводы:
- Не существует конических зенкеров. Результат применения зенкера – цилиндрическое отверстие. Конические отверстия и углубления получаются зенковкой.
- Зенковки отличаются от зенкера конической рабочей частью, служат для получения центровочных отверстий, конических отверстий и углублений, опорных конических поверхностей под крепеж.
- Цилиндрические опорные поверхности под болты и винты выполняются цековкой. Цилиндрическая зенковка – название некорректное, хотя и верно передает смысл выполняемой операции.
- Наличие направляющей цапфы сразу точно указывает на вид инструмента – цековка.
Все вышесказанное, естественно, относится к стандартным инструментам и операциям обработки, используемым в машиностроении. В общей практике могут использоваться и нестандартные инструменты, так же как и стандартные инструменты могут использоваться для различных целей. Например, зенковка может выполняться с помощью обычного сверла.
- Магнитные сверлильные станки
- Корончатые сверла по металлу
- Аксессуары к сверлильным станкам на магните
- Бензогайковерты, комплектующие и запчасти
- Прямые шлифовальные машинки
- Борфрезы
- Отрезные пилы
- Отрезные диски
- Рельсорезные станки и комплектующие
- Рельсосверлильные станки и комплектующие
- Сварочное оборудование
- Станки для снятия фаски
- Услуги
- Мерч Kerner
Правила зенкерования металла
Для домашнего зенкования (например, под головки винтов или для изменения диаметра отверстия в сторону увеличения) подойдет и обычное сверло на электрической или даже ручной дрели. Однако в производственных масштабах зенкование — это задача, требующая значительной мощности и точности от используемого оборудования. По этой причине на производстве используются как метод зенкования, так и обычный метод зенкования:
- 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).
При обработке отверстия в отливке рекомендуется сначала просверлить его фрезой на глубину около 5-10 мм, чтобы инструмент для зенкования принял правильное начальное направление.
При зенкеровании стальных деталей рекомендуется использовать смазочно-охлаждающие жидкости. При зенкеровании чугуна и цветных металлов охлаждение не требуется. Правильный выбор режущего инструмента, используемого как для дноуглубительных, так и для землеройных работ, является очень важным шагом. При этом необходимо учитывать определенные факторы:
- Тип инструмента подбирается в зависимости от материала детали, характера проводимой обработки. Должны также учитываться месторасположение отверстия, серийность выполняемых процессов.
- Исходя из заданных глубины, диаметра, необходимой точности обработки, подбирают размер инструмента для зенкерования и зенковки.
- Конструкцию зенкера и зенковки определяют по способу крепления инструмента на станке.
- 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.
Резка на вертикально-расточном станке с ЧПУ
Погружение выбирается из справочников или в соответствии с нормативным документом, таким как ГОСТ 12489-71. Инструмент должен соответствовать определенным техническим условиям использования, которые также предусмотрены ГОСТ 124 89-71.
- 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 закаленных сталей при расточке применяют оснастку с твердосплавными пластинками диаметром 14–50 миллиметров и имеющую 3–4 зуба.
- В изделиях из конструкционной стали отверстия до 80 миллиметров диаметром растачивают зенкером из быстрорежущей стали, применяя насадные головки диаметром 32–80 миллиметров.
- В изделиях из цветных металлов и чугуна для расточки глухих отверстий применяют перовой зенкер.
- Глухие отверстия диаметром 15–25 миллиметров обрабатывают специальным инструментом для зенкерования, в корпусе которого имеется канал, по которому подается смазочно-охлаждающая жидкость в зону резания.
Обязательным условием для погружения является соблюдение уступов. Диаметр выбранного инструмента должен в конечном итоге соответствовать конечному диаметру отверстия после обработки. Если планируется сверление отверстия после углубления, то диаметр инструмента должен быть уменьшен на 0,15-0,3 мм. Если планируется предварительное сверление или зенкерование, оставьте запас в 0,5-2 мм на каждую сторону.
Зенкер, зенковка или развертка – чем обработать отверстие?
При производстве высококачественных деталей и компонентов точность требуемых отверстий, достигаемая тем или иным процессом, часто оказывается недостаточной. Для достижения требуемых параметров используется драга.
Выколотка — это режущий инструмент с несколькими лезвиями (несколькими зубьями), используемый для обработки отверстий круглого сечения, предварительно выполненных в деталях или компонентах из различных материалов. Обработка заключается в улучшении качества поверхности отверстия или увеличении его диаметра путем резания; этот процесс называется драгированием. Процесс резания аналогичен сверлению — инструмент, используемый для вытачивания, вращается вокруг своей оси и одновременно перемещается вдоль оси.
Изначально этот инструмент был разработан для металлургической промышленности для обработки отверстий, полученных сверлением, долблением, штамповкой или при литье деталей. И сегодня этот инструмент в основном используется в металлообработке. Фрезы по металлу используются для промежуточной или окончательной обработки. Существующие инструменты можно разделить на:
- №1 – для последующего развертывания (обработки отверстия разверткой), с припуском;
- №2 – с квалитетом Н11 (допуск 4–5 класса точности).
Зенкование увеличивает диаметр и делает поверхность отверстия более чистой и точной. Основное назначение зенкерования:
- сглаживание, очистка поверхности отверстий перед развертыванием или нарезанием резьбы;
- калибрование отверстий под шпильки, болты и другой крепеж.
Инструменты для зенкования также используются для обработки торцевых поверхностей и придания отверстиям нужного профиля (расширение на нужную глубину — например, под головки винтов). В зависимости от того, как инструменты соединены со станком, их можно разделить на различные типы:
- хвостовой с конусом Морзе или метрическим конусом (конструкции хвостовика для соответствующего крепления в станок);
- насадной.
Их различают в зависимости от конструкции:
- цельные;
- сборные;
- сварные;
- с твердосплавными пластинами.
Первые похожи на дрель, поэтому их также называют дрелями с насадками. Они изготавливаются из тех же элементов, но имеют большее количество спиральных канавок и режущих кромок (количество зубьев 3-6). Режущая часть изготавливаемых инструментов может быть выполнена из быстрорежущей стали R18, R9 или с твердосплавными пластинами (ВК4, ВК6, ВК8 для работы с чугуном, Т15К6 — со сталью). Инструменты с твердосплавными пластинами более производительны (выше скорость резания), чем инструменты из быстрорежущих сталей.
2 Отличия зенкерования и смежных операций
Обратная обработка похожа на шлифование — она выполняется с уже сделанным отверстием. Результат получается более точным — в ходе процесса исправляются ошибки штамповки, сверления или литья. Выравнивание сглаживается, улучшается точность и чистота поверхности отверстия.
Сверло может быть смещено от центра, особенно для глубоких отверстий, из-за его низкой жесткости. Режущие инструменты имеют большую жесткость за счет большего количества зубьев (режущих кромок), что обеспечивает лучшее ведение и точность, а меньшая глубина реза обеспечивает большую чистоту. При сверлении достигается качество отверстия 11-12 с шероховатостью поверхности Rz 20 мкм. Для обработки канавок качество составляет 9-11 или Ra 2,5 мкм.
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.
Этот инструмент используется для снятия фаски с центральных отверстий или для создания конических углублений (например, для головок заклепок и винтов). Эти операции называются рифлением.
3 Как правильно зенкеровать металл?
Дрель, предназначенная для этих целей, также подходит для вытачивания в домашних условиях, для вытачивания головки винта или для увеличения диаметра отверстия. В качестве рабочего инструмента подойдет электродрель или даже ручная дрель. Однако в производственных масштабах сверление — это точная операция, требующая большой мощности. Поэтому такая обработка является машинным инструментом 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 литого отверстия рекомендуется сначала просверлить его на глубину 5-10 мм фрезой, чтобы инструмент экскаватора получил первоначальное направление. При обработке стали необходимо использовать охлаждающую жидкость (жидкость для резки). При выемке цветных металлов и чугуна охлаждение не требуется. Очень важно правильно выбрать режущий инструмент для врезного бурения. Необходимо учитывать следующие факторы:
- тип требуемой оснастки определяется материалом детали, расположением отверстия, характером обработки и серийностью производства;
- размер инструмента подбирают, учитывая глубину, диаметр отверстия и необходимую точность обработки;
- конструкция выбираемого инструмента зависит от способа его закрепления на станке;
- материал металлорежущей оснастки зависит от режима работы, материала детали и других факторов.
Инструмент, выбранный для зенкерования по справочникам или ГОСТу, должен удовлетворять следующим техническим условиям эксплуатации:
- 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 гравировании необходимо соблюдать припуски. Диаметр инструмента должен соответствовать конечному диаметру просверливаемого отверстия. Если требуется дополнительное сверление, диаметр режущего инструмента должен быть уменьшен на 0,15-0,3 мм. Если предварительно было выполнено предварительное сверление или зенкерование, оставьте запас в 0,5-2 мм.
