Зенкерование и развертывание отверстий

Операции механической обработки заготовок на токарных станках редко становятся финальными в технологическом процессе. Создание отверстий – это основной этап в получении необходимой формы детали. Но за ним, как правило, следует этап доработки. Отчасти это мероприятия чистовой коррекции, но иногда применяются и методы базового изменения параметров выполненного реза. К таким операциям относят зенкование и развертывание отверстий, в результате чего оператор получает оптимальную по характеристикам заготовку. Во-первых, подготовленное углубление обретает необходимые размеры, а во-вторых, его кромки и поверхности очищаются от лишних заусенцев и стружки.

Какие задачи решает зенкерование?

К процедуре зенкерования допускаются отверстия разного происхождения. Это могут быть литые, штампованные или просверленные ниши, над которыми в дальнейшем будет работать мастер по зенкерованию. В чем же заключается суть данной операции? У нее могут быть две цели. Как минимум будет обеспечена зачистка поверхностей отверстия. Это особенно важно в тех случаях, если предварительно выполняется грубое сверление и развертывание отверстий, кромки которых нуждаются в доработке. В зависимости от качества формирования отверстия может применяться получистовое или чистовое зенкерование. В результате меняется и степень сглаживания рабочих поверхностей. Еще более ответственна задача калибровки. В этом случае мастер не ограничивается зачисткой и корректирует параметры отверстия, например глубину и толщину. Потребность в таких действиях возникает, если изначально полученное отверстие не подходит по размерам к целевой шпильке, винту или другой крепежной детали. После зенкерования как раз выполняется нарезка резьбы в соответствии с размерами метиза.

Что представляет собой зенкер?

Это режущий инструмент, конструкция которого формируется функциональной обрабатывающей частью и хвостовиком-державкой. Внешне некоторые виды зенкера напоминают сверла, но они гораздо прочнее. И еще более важная разница заключается в наличии как минимум трех режущих кромок, обеспечивающих более эффективный съем лишней массы металла. Кстати, этим отличается и развертывание отверстий, для которого иногда требуется интенсивная ликвидация стружки с целью достижения более точной формы заготовки. Но у зенкера несколько режущих кромок также выступают в некотором роде стабилизатором инструмента. Этот аспект гарантирует обеспечение равномерности обработки кромок, что сказывается на точности выполнения операции. Впрочем, качество результата будет зависеть и от того, насколько правильно был выбран тип инструмента.

Разновидности зенкеров

Простейшие конические модели зенковок состоят из резчика и хвостовика. Угол конуса в рабочей части может варьироваться от 30 до 120 °. Более сложной вариацией инструмента является резчик с торцевыми зубцами. Количество зубьев в среднем составляет от 4 до 8. Соответственно, чем точнее требуется зенкерование, тем меньше должна быть поверхность резчика. Также существуют цилиндрические устройства, в которых предусмотрена направляющая цапфа. Она входит в формируемые отверстия, обеспечивая, таким образом, совпадение образованного цилиндрического углубления и оси отверстия. Это универсальная техника, при которой сверление, зенкерование и развертывание отверстий производятся инструментом единой формации. В итоге упрощается цикл формирования отверстия и повышается качество очистки прилегающих поверхностей. Почти все модели зенкеров изготавливаются из инструментальных легированных и углеродистых сталей.

Техника выполнения зенкерования

Обычно зенкерование выполняется на сверлильных станках. Так же как и сверла, зенкеры устанавливаются в соответствующих патронах или зажимных механизмах. Далее выходные части отверстий обрабатываются коническими зенковками. По этой технике формируются конусные углубления, подходящие для головок заклепок и потайных винтов. Углубления для болтов производятся таким же образом, но уже цилиндрическими зенковками. Данным инструментом также выполняют подрезку торцов, выборку углов и выступов. И зенкерование, и развертывание отверстий на станке контролируются оператором. В современных моделях пневматических и электрических станков допускается возможность обработки в полуавтоматическом и автоматическом режимах. Станки с программным управлением могут использовать аналогичные настройки обработки зенкерами для серийного обслуживания деталей.

Назначение операции развертывания

Операция развертывания во многом схожа с зенкерованием. Она также рассчитана на формирование оптимальных по размерам отверстий с возможностью коррекции формы. Но если зенкеры подготавливают отверстия для последующего использования заклепок и болтов, то развертывание позволяет получать точные калиброванные ниши для валов, плунжерных деталей и подшипников. Также развертывание отверстий позволяет минимизировать трение в обрабатываемой зоне и обеспечивать высокую плотность контакта между элементами. Эти задачи достигаются за счет сокращения шероховатости поверхностей отверстия.

Инструмент для развертывания

Развертки также представляют собой инструмент, напоминающий сверла. Рабочая часть в данном случае обеспечивается расположенными по окружности стержня зубьями. Помимо этого, существуют вспомогательные функциональные части резчика. Это заборная, калибрующая и цилиндрическая части. Непосредственную резку производит направляющий конус, края которого снимают припуск металла, но в то же время предохраняют вершину режущей кромки от забоин. И здесь можно выделить отдельные конструктивные части, различающие данную методику и зенкование. Зенкерование и развертывание отверстий сходятся в операциях резки, однако калибрующая часть развертки также выполняет функции направления и отвода стружки. Для этого предназначены специальные канавки, делающие инструмент более самостоятельным.

Машинные и ручные развертки

Развертывание может выполняться ручным и машинным способом, то есть на тех же станках. Инструмент, применяемый для ручных операций, отличается удлиненной рабочей частью. Диаметр обратного конуса в данном случае варьируется от 0,06 до 0,1 мм в среднем. Для сравнения, станочные развертки имеют толщину конуса от 0,05 до 0,3 мм. С помощью ручного развертывания можно получать отверстия диаметром от 3 до 60 мм. При этом степень точности будет невелика. Машинный инструмент ориентируется под определенные типоразмеры, зачастую по спецзаказам. Например, развертывание отверстий в деталях для строительных конструкций может выполняться в соответствии с техническими данными по конкретному проекту. К преимуществам такого способа относят высокую точность резки, качественную зачистку и отсутствие деформационного эффекта.

Выполнение развертывания

Машинное развертывание выполняется по тем же принципам, что и зенкование. Инструмент фиксируется в патроне, а затем направляется в обрабатываемую зону станком. Единственным отличием являются более высокие требования к охлаждению рабочей оснастки в процессе работы и смазке отверстий. В качестве смазывающего состава используют минеральное масло, скипидар и синтетические эмульсии. Иначе выполняется ручная обработка отверстий. Развертывание такого типа предполагает изначальную фиксацию заготовки в тисках. Далее в отверстие вставляется наконечник развертки и путем кручения воротка достигается результат. Причем вращать инструмент можно только в одном направлении – до формирования необходимых параметров изделия.

Заключение

Механическая обработка металлов постепенно уступает место технологичным лазерным и термическим методам. Также конкуренцию традиционным способам резки составляет гидроабразивная техника, отличающаяся высокой скоростью раскроя и точностью. Что на этом фоне могут предложить в качестве преимуществ зенковка, а также развертывание отверстий? В первую очередь это возможность ручной обработки без применения сложного оборудования в виде станков. Кроме того, в отличие от гидроабразивов и термических аппаратов, данные технологии не требуют подключения дополнительных расходных материалов. Поэтому можно говорить о преимуществах экономического, организационного и эргономического характера. Но качеством обработки и темпами производственного процесса, конечно, придется пожертвовать.