14.2. Зенкерование и развертывание

Элементы зенкера. На рис. 14.20 показаны элементы и части цилиндриче­ского зенкера. По форме режущей части зенкер напоминает спиральное сверло, но в отличие от сверла он имеет не две, а три или четыре главные режущие кромки, расположенные на режущей части; кроме того, зенкер не имеет попе­речной кромки.

Рис. 14.20. Элементы и части цилиндрического зенкера

Цилиндрический зенкер имеет следующие части: 1) режущая (заборная) часть, несущая режущие кромки, расположенные под углом в плане φ = 45…60°; она выполняет основную работу резания; 2) калибрующая (направляю­щая) часть, имеющая узкие фаски и служащая для направления зенкера в отвер­стии в процессе резания; 3) хвостовик, служащий для закрепления зенкера.

Геометрические параметры зенкера показаны на (рис. 14.21). Передний угол γ измеряется в главной секущей плоскости P_τ – P_τ, перпендикулярной к проекции режущей кромки на основную плоскость; в зависимости от механических свойств обрабаты­ваемого материала и материала зенкера γ назначается от 0 до 15°. Задний угол α измеряется также в плоскости P_τ – P_τ и де­лается в пределах 8…10°. Угол наклона винтовой канавки ω принимают в пределах 10…30°. ­ Зен­кер имеет обратный конус под углом φ₁ = 1…2,0°.

Рис. 14.21. Геометрические параметры зенкера

Элементы развертки. Развертка (рис. 14.22) внешне похожа на зенкер, но отличается от него большим чис­лом режущих кромок (от 6 до 12) и более поло­гой режущей (заборной) частью; нагрузка, приходящаяся на режущие кромки развертки, значи­тельно меньше, чем у зенкера. Все это влияет на повышение точности и уменьшение шероховатости стенок отверстия после раз­вертывания.

Развертка, как и зенкер, состоит из рабочей части, шейки и хвостовика.

Рабочая часть развертки состоит из трех элементов: режущей части, цилин­дрической (калибрующей) части и обратного кону­са; в длину рабочей части входит и направляющий конус, имеющий угол при вершине 90°. Режущая часть является главным элементом рабочей части зуба; она производит основную ра­боту развертывания при помощи главных режущих кромок, накло­ненных к оси под углом в плане φ и образующих угол заборного конуса 2φ. У ручных развер­ток φ = 0,5…1,5°, а у машинных при обработке сквозных отверстий в сталь­ных заготовках φ = 15° и в чугунных заготовках φ = 5°. Для твердосплавных разверток φ = 30…45°.

Рис. 14.22. Элементы цилиндрической развертки

Цилиндрическая часть служит для калибрования отверстия и направления развертки в отверстии. Обратный ко­нус делают для уменьшения трения ра­бочей части развертки о стенки отвер­стия.

Режущие зубья развертки должны иметь правильно подо­бранные углы – передний γ и задний α. Эти углы измеряют в плоскости P_τ–P_τ, перпендикуляр­ной к режущей кромке; выби­рают их в зависимости от обрабатываемого мате­риала и назна­чения развертки.

Для разверток из инструментальных сталей при черновой обработке вязких металлов передний угол γ выбирают в преде­лах 5…10°, а при чистовой обра­ботке γ = 0°. Для разверток, оснащенных пластинками из твердого сплава, опти­мальным передним углом является γ = 0…15°. Задний угол на режущей части измеряют также в плоскости P_τ – P_τ; выбирают этот угол в зависимости от обра­батываемого материала: от 10 до 12° для алюминия и его сплавов и от 6 до 10° для углеродистой и легированной сталей с σ_в > 500 Н/мм².

Углы на калибрующей части развертки измеряют в плоско­сти N–N.

Глубина резания равна полуразности диаметров отверстия до и после об­работки (рис. 14.23), т. е.:

мм.

Подача при зенкеровании или развертывании выражается в миллиметрах за один оборот инструмента (мм/об). Если обозначить подачу зенкера или развертки через s, а число зубьев через z, то подача на один зуб (режущую кромку):

мм/зуб.

Рис. 14.23. Схема работы зенкера (а) и развертки (б)

Толщина среза, снимаемая каждым зубом зенкера (раз­вертки):

мм.

Ширина среза:

мм.

Площадь поперечного сечения среза, приходящаяся на одну режущую кромку зенкера (развертки):

мм².

Общая площадь поперечного сечения среза:

мм².

Скорость резания при зенкеровании (развертывании) определяется по той же формуле, что и при сверлении, т. е.:

м/мин,

где D – диаметр зенкера (развертки), мм;

п – число оборотов в минуту.

Силы резания. Равнодействующую сил сопротивления резанию при зенке­ровании (развертывании) можно разложить так же, как и при сверлении, на со­ставляющие силы P_z, P_y и Р_х, действующие в трех направлениях.

Касательные силы, действующие в плоскости вращения зенкера (развертки), создают момент сопротивления резанию М, преодолеваемый механизмом глав­ного движения станка. Силы, действующие вдоль оси, преодолеваются прило­жением в механизме подачи соответствующей осевой силы Р₀. Силы P_y, проти­воположные по направлению, взаимно уравновешиваются.

Момент и силу подачи при зенкеровании (развертывании) можно опреде­лить по формулам:

Нм;

Н,

где С_м и С_р — коэффициенты, характеризующие обрабатываемый материал и условия резания;

D – диаметр зенкера (развертки), мм;

s – подача, мм/об;

t – глубина резания (припуск на обработку), мм;

x_м, y_м, u_м, x_p, y_p и u_p – показатели степеней.

Значения коэффициентов и показателей степеней приведены в соответст­вующих справочниках.

При зенкеровании стальных заготовок, имеющих σ_в = 750 Н/мм², зенкером, оснащенным пластинками из сплава Т15К6, С_м = 943; х_м = 0,75; y_м= 0,95; u_м = 0,8.

Эффективную мощность, затрачиваемую на зенкерование (развертыва­ние), определяют по формуле

кВт.

Износ зенкеров. Зенкеры обычно изнашиваются по задней поверхности, по передней поверхности (с образованием небольшой лунки), по уголкам и по лен­точке (рис. 14.24). За критерий затупления зенкеров из быстрорежущей стали принимают: а) при обработке конструкционных углеродистых и легированных сталей с охлаждением – износ по задней поверхности h_з = 1,2…1,5 мм; б) при обработке жаропрочной стали Х18Н9Т с охлаждением – износ по задней по­верхности h_з = 0,4 мм; в) для зенкеров, оснащенных пластинками из твердого сплава, за критерий затупления принимают износ по задней поверхности у лен­точки; величина допустимого износа приведена в промышленных нормативах. Например, при обработке хромокремниемарганцовистой стали, имеющей

σ_в =1 150…1700 Н/мм² с охлаждением, допустимый износ h_з = 0,6 мм.

а) б)

Рис. 14.24. Износ зенкеров: а – быстрорежущего;

б – оснащенного пластинками из твердых сплавов

Износ разверток. Развертки, срезающие очень тонкие слои металла, из­нашиваются в основном по задней поверхности и уголку в месте перехода режущей части в цилиндри­ческую (калибрующую) часть (рис. 14.25). При этом вследствие изменения размеров развертки увеличи­вается шероховатость обработанной поверхности и уменьшается точность размеров отверстия. Поэтому за критерий затупления развертки принимают такую величину износа, при которой обработанное разверт­кой отверстие перестает удовлетворять техническим условиям, т. е. выходит за пределы допуска и пере­стает удовлетворять требованиям шероховатости. Это так называемый технологиче­ский критерий износа инструмента.

Рис. 14.25. Износ зубьев развертки

Максимально допустимыми величинами износа разверток из быстрорежу­щей стали являются h_з = 0,6…0,8 мм при обработке углеродистых и легирован­ных машиноподелочных сталей с охлаждением и h_з = 0,25…0,3мм при обра­ботке жаропрочной стали Х18Н10Т с охлаждением.

За критерий затупления твердосплавных разверток принимают: а) при обра­ботке незакаленных машиноподелочных сталей износ по задней поверхности h_з = 0,4…0,7 мм; б) при обработке закаленной стали с σ_в = 1800Н/мм² h_з = 0,4…0,35 мм.

Скорость резания при зенкеровании и развертывании зависит от обра­батываемого материала и материала инструмента, диаметра инструмента D, пе­риода стойкости Т, глубины резания t, подачи s и других факторов.

Скорость резания, допускаемая режущими свойствами зенкеров и развер­ток, определяется по формуле:

.

Значения коэффициентов, показателей степеней и рекомендуемой стойкости приводятся в справочниках по режимам резания.