Развертывание отверстий

Категория:

Зенкерование и развертывание

Развертывание отверстий

Развертывание — это процесс чистовой обработки отверстий, обеспечивающей точность 7 —9-го квалитетов и шероховатость поверхности 7 —8-го классов. Инструмент для развертывания — развертки.

Развертывание отверстий производят на сверлильных и токарных станках или вручную Развертки, применяемые для ручного развертывания, называются ручными, а для станочного развертывания — машинными. Машинные развертки имеют более короткую рабочую часть.

По форме обрабатываемого отверстия развертки подразделяют на цилиндрические и конические. Ручные и машинные развертки состоят из трех основных частей: рабочей, шейки и хвостовика.

Рабочая часть развертки, на которой имеются расположенные по окружности зубья, в свою очередь делится на режущую, или заборную, часть, калибрующую цилиндрическую часть и обратный конус.

Режущая, или заборная, часть на конце имеет направляющий конус (скос под углом 45°), назначение которого состоит в снятии припуска на развертывание и предохранении вершины режущих кромок от забоин при развертывании.

Режущие кромки заборной части образуют с осью развертки угол при вершине 2Ф (для ручных разверток 0,5 — 1,5°, а для машинных 3-5° ).

Калибрующая часть предназначена для калибрования отверстия и направления развертки во время работы. Каждый зуб калибрующей части вдоль рабочей часта развертки заканчивается канавкой, благодаря которой образуются режущие кромки; кроме того, канавки служат для отвода стружки.

Рис. 1. Зенковки: а — с постоянной направляющей и цилиндрическим хвостовиком, б — со сменной направляющей и коническим хвостовиком, в — углы зенковки, г — конические зенковки, д — цековка, е — державка с зенковкой и вращающимся ограничителем

Обратный конус находится на калибрующей части ближе к хвостовику. Он служит для уменьшения грения развертки о поверхность отверстия и сохранения качества обрабатываемой поверхности при выходе развертки из отверстия.

У ручных разверток величина обратного конуса от 0,05 до 0,10 мм, а у машинных — от 0,04 до 0,3 мм.

Шейка развертки находится за обратным конусом и предназначена для выхода фрезы при фрезеровании (нарезании) на развертках зубьев, а также шлифовального круга при заточке.

Рис. 2. Развертки: в — ручная, б — машинная, в — коническая

Рис. 3. Ручная развертка

Хвостовик ручных разверток имеет квадрат для воротка. Хвостовик машинных разверток диаметром от 10—12 мм выполняют цилиндрическим, более крупных разверток — коническим.

Центровые отверстия служат для установки развертки при ее изготовлении, а также при заточке и переточке зубьев.

Режущими элементами развертки являются зубья.

Зубья развертки определяются задним углом (6 —15° ; большие значения берутся для разверток больших диаметров), углом заострения (3, передним углом у (для черновых разверток от 0 до 10° , для чистовых – 0° ).

Углы заострения р и резания 5 определяют в зависимости от углов а и У.

Развертки изготовляют с равномерным и неравномерным распределением зубьев по окружности. При ручном развертывании применяют зубья с неравномерным распределением зубьев по окружности, например, у развертки, имеющей восемь зубьев, углы между зубьями будут: 42, 44, 46 и 48°. Такое распределение обеспечивает получение в отверстии более чистой поверхности, а главное ограничивает возможность образования так называемой огранки, т. е. получения отверстий не цилиндрической, а многогранной формы.

Если бы шаг развертки был равномерным, то при каждом повороте воротком развертки зубья останавливались в одном и том же месте, что неизбежно привело бы к получению волнистости (граненой) поверхности.

Машинные развертки изготовляют с равномерным распределением зубьев по окружности. Число зубьев разверток четное: 6, 8, 10 и т. д. Чем больше зубьев, чем выше качество обработки.

Ручные и машинные развертки выполняют с прямыми (прямозубые) и винтовыми (спиральные) канавками. По направлениям винтовых канавок они делятся на правые и левые.

При работе разверткой со спиральным зубом поверхность получается более чистая, чем при обработке с прямым зубом. Однако изготовление и особенно заточка разверток со спиральным зубом очень сложны, и поэтому такие развертки применяют только при развертывании отверстий, в которых имеются пазы или канавки.

Как конические, так и цилиндрические развертки изготовляют комплектами из двух или трех штук. В комплекте из двух штук одна развертка предварительная, а вторая чистовая. В комплекте из трех штук первая развертка черновая, или обдирочная, вторая получистовая и третья чистовая, придающая отверстию окончательные размеры и требуемую шероховатость.

Конические развертки работают в более тяжелых условиях, чем цилиндрические, поэтому у конических разверток на прямолинейных зубьях делают поперечные прорези для снятия стружки не всей длиной зуба, что значительно уменьшает усилия при резании. Причем поскольку черновая развертка снимает большой припуск, ее делают ступенчатой, в виде отдельных зубьев, которые при работе дробят стружку на мелкие части. На промежуточной развертке, которая снимает значительно меньшую стружку, прорези делают меньше и другого профиля. Чистовая развертка никаких стружколомных канавок не имеет.

Рис. 4. Геометрия зубьев развертки: а, в — элементы геометрии, б — развертка с равномерным шагом, г — с неравномерным шагом

Рис. 5. Винтовые развертки: а — правая, б — левая

Рис. 6. Комплект ручных конических разверток

Рис. 7. Развертки машинные: а — раздвижная, б — разжимная

Рис. 8. Качающаяся оправка

Ручные цилиндрические развертки применяют для развертывания отверстий диаметром от 3 до 60 мм. По степени точности они разделяются по номерам: 1,2 и 3.

Развертки машинные с цилиндрическим хвостовиком изготовляют трех типов: I, II и III . Развертки применяют для обработки отверстий 6 —8-го квалитетов. Они изготовляются диаметром 3 — 50 мм. Развертки закрепляют в самоцентрирующих патронах станков.

Развертки машинные с коническим хвостовиком типа II изготовляют диаметром от 10 до 18 мм и более короткой рабочей частью.

Развертки машинные насадные типа III изготовляют диаметром 25 — 50 мм. Этими развертками обрабатывают отверстая 5 —6-го квалитетов.

Развертки машинные с квадратной головкой изготовляют диаметром 10 — 32 мм, предназначены для обработки отверстий по 6 —7-му квалитетам, закрепляют в патронах, допускающих покачивание и самоцентрирование разверток в отверстиях.

Развертки со вставными ножами типа I (насадные) имеют то же назначение, что и предыдущие, и изготовляют их диаметром 25—100 мм.

Развертки машинные, оснащенные пластинками из твердого сплава Т15К6, служат для обработки отверстий больших диаметров с высокой скоростью и большой точностью.

Кроме рассмотренных конструкций разверток широко применяют и другие развертки, повышающие точность и качество обработки отверстий.

Регулируемые развертки получили наибольшее распространение. Они состоят из корпуса, который служит довольно долго, и изготовляются из сравнительно недорогих конструкционных сталей и вставных ножей простой формы. Ножи делают из тонких пластинок, на них расходуется небольшое количество дорогостоящего металла. Их можно переставлять или раздвигать на больший диаметр, регулируя или затачивая до нужного размера. Когда ножи стачиваются и уже не обеспечивают надежного крепления, их заменяют новыми.

Для развертывания сквозных отверстий широко применяют разжимные развертки, ножи в которых крепятся или винтами, или в точно пригнанных пазах прижимаются ко дну паза конусными выточками концевых гаек, или же винтами, разжимающими корпус.

При работе развёрткой на станке часто бывают случаи, когда при жестко закрепленной развертке ось ее не совпадает с осью обрабатываемого отверстия, и поэтому развернутое отверстие получается неправильной формы. Это происходит при неисправном станке: ось вращения шпинделя не совпадает с осью отверстия (биение шпинделя).

Для повышения качества обработки и во избежание брака при развертывании отверстой применяют качающиеся оправки.

Качающаяся оправка закрепляется в шпинделе станка коническим хвостовиком. В отверстии корпуса крепится штифтом с зазором качающаяся часть оправки, которая упирается шариком в подпятник. Благодаря такому устройству качающаяся оправка с разверткой может легко принимать положение, совпадающее с осью развертываемого отверстия.

Для получения высокой точности отверстия применяют плавающие развертки, представляющие собой пластины, вставленные в точно обработанные пазы цилиндрической оправки. Наружные ребра пластины заточены так же, как и у зуба развертки. Для обеспечения регулирования пластаны делают составными. При работе плавающими развертками не нужна точная соосность обрабатываемого отверстия и шпинделя станка и, кроме того, точное отверстие получается даже при биении шпинделя, так как пластина своими ленточками центрируется по стенкам отверстия, перемещаясь в пазу оправки в поперечном направлении.

На некоторых машиностроительных заводах при развертывании конических отверстий на конусную часть развертки ставят ограничивающее стопорное кольцо, что исключает затрату. времени на измерение.

Для уменьшения нагрузки на развертку в процессе работы увеличивают длину ее заборной части в два раза. Это позволяет отказаться от применения второй развертки и повысить производительность и точность обработки.

Широко применяют комбинированный инструмент для одновременного сверления и зенкования отверстия.

Сверло-зенкер, сверло-зенковка, сверло-развертка, зенкер-развертка позволяют совместить две операции и получить отверстие заданной формы, квалитета и шероховатости.

—

Назначение развертывания. Точность диаметра и чистота поверхности отверстий, обработанных зенкерованием, не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к некоторым отверстиям. Обработка таких отверстий растачиванием хотя в некоторых случаях и возможна, но связана с трудностями установки резца на точный размер и с необходимостью (для получения чистой поверхности) работать с малой подачей, т. е. непроизводительно. Поэтому обработка

отверстий, к точности диаметра и чистоте поверхности которых предъявляются сравнительно высокие требования, производится развертками.

Развертки. Развертка самой простой конструкции показана на рис. 9, а. Развертки больших диаметров изготовляются насадными. Принятые названия частей и элементов развертки указаны на рис. 10. Хвостовик развертки иногда делается коническим. По способу применения развертки бывают ручные и машинные.

Рис. 9. Развертки: цельная (а) и насадная (6)

Очень важное значение имеет величина угла конуса заборной части. Чем меньше этот угол, тем больше длина заборной части, тем точнее и чище получаются отверстия, обработанные разверткой. Наоборот, при слишком короткой заборной части развертки обработанное ею отверстие получается иногда не круглым, а граненым.

Рис. 10. Части и элементы развертки

Длинную заборную часть у разверток, применяемых при обработке отверстий в стальных деталях, делать, однако, нельзя, так как ширина среза при работе развертки получается очень большой. Сталь обладает большой вязкостью, поэтому при значительной ширине среза возникают значительные силы резания, в результате которых зубья развертки выкрашиваются. Поэтому у машинных разверток, используемых для обработки стальных деталей, заборная часть делается небольшой, но с большим углом конуса (около 15°). Срез при работе такой развертки получается со сравнительно большой толщиной, но узкий, и отделение стружки не требует такого большого усилия, которое может вызвать поломку развертки.

У разверток, используемых при обработке отверстий в чугунных деталях, угол конуса заборной части делается около 4°. Стружка, снимаемая зубьями такой развертки, получается тонкой и широкой. Это, однако, в данном случае не вызывает вышеуказанных вредных явлений, так как усилие резания при обработке чугуна меньше, чем при обработке стали.

Рис. 11. Заборные части машинных разверток для обработки стали (а) и чугуна (б)

У ручных разверток длину заборной части делают значительно большей, чем у машинных, и с очень малым углом конуса (2—3°).

Для облегчения ввода развертки в обрабатываемое отверстие на переднем конце ее имеется направляющий конус.

Калибрующая часть развертки делается цилиндрической, она не участвует в резании, а лишь калибрует (зачищает) отверстие. Во время работы развертки зубья ее постепенно изнашиваются, длина заборной части при этом увеличивается. В результате развертка будет резать всей длиной зуба, и тогда поломка ее неизбежна. Этого, однако, не происходит, так как за цилиндрическим участком калибрующей части следует конус (диаметр правого конца рабочей части развертки делается на 0,04—0,06 мм меньше диаметра цилиндрического участка).

Во время работы развертки зубья ее изнашиваются, она теряет размер и становится негодной для дальнейшей работы. Такую развертку обыкновенно переделывают (шлифованием) на следующий меньший размер. Во избежание этого развертки часто делают регулируемыми, чтобы после износа зубьев можно было несколько увеличить их диаметр.

Развертки изготовляются из инструментальной углеродистой стали марок У10А и У12А и некоторых других инструментальных сталей. Вставные ножи раздвижных разверток изготовляются преимущественно из быстрорежущей стали Р9. В последнее время широкое распространение получили развертки, оснащенные пластинками металлокерамических сплавов.

Закрепление разверток. Развертки с коническими хвостовиками закрепляются в пиноли задней бабки, а с цилиндрическими — так же, как и сверла больших диаметров.

Для закрепления насадных разверток используются оправки, подобные применяемым для насадных зенкеров Если, однако, задняя бабка хотя бы немного смещена со своего среднего положения, ось развертки не будет совпадать с осью отверстия, подготовленного для развертывания.

То же самое происходит при неисправной оправке, неправильной установке на ней разверток и т. д. В результате развертка будет работать одной стороной, и диаметр развернутого отверстия получится больше требуемого. Этого не случится, если развертка будет направляться самим развертываемым отверстием, что обеспечивается закреплением ее в шарнирной оправке. Одна из таких оправок изображена на рис. 12. Основная деталь имеет конический хвостовик, который вставляется в пиноль задней бабки. В цилиндрическое отверстие, сделанное в утолщенной части детали, входит правый конец втулки. В этом конце втулки и в дне отверстия детали запрессованы стальные закаленные опоры, между которыми находится шарик. Последний удерживается кольцом — обоймой, прикрепленной к торцу втулки несколькими винтами. Стержень закреплен посредством винта в конце втулки и проходит через отверстие, сделанное в стенках утолщенной части детали. Развертка вставляется в коническое гнездо в левом конце втулки. Диаметры отверстий в детали для стержня больше диаметра стержня. Зазоры между деталями оправки, а также наличие шариковой опоры обеспечивает втулке возможность некоторой игры. Поэтому развертка, закрепленная в данной втулке, сама находит свое место и, направляемая отверстием, обрабатывает его точно, не разбивая.

Рис. 12. Шарнирная оправка для разверток

Практика развертывания отверстий. Отверстия диаметром до 10 мм развертываются после сверления. При больших диаметрах просверленное отверстие обрабатывается зенкером или резцом и лишь после этого развертывается одной или двумя развертками. Подготовку отверстия растачиванием следует производить только в тех случаях, когда не имеется зенкера необходимого размера. Растачивание, однако, обязательно тогда, когда ось отверстия должна быть строго прямолинейной и требуется обеспечить ее определенное положение; расстояние от оси другого отверстия, параллельность к этой оси или к какой-либо плоской поверхности детали и т. д.

Для сбережения дорогостоящих разверток часто производят двукратное развертывание — черновое (предварительное) и чистовое (окончательное). В качестве черновых часто используются износившиеся и перешлифованные на новый размер чистовые развертки.

Торцовую поверхность обрабатываемой детали перед развертыванием следует обточить, чтобы развертка с самого начала работала равномерно всеми зубьями. Если торцовая поверхность, хотя и обработана при другой установке детали, но расположена не перпендикулярно к оси обрабатываемого отверстия, зубья развертки вступают в работу не все сразу, вследствие чего развертка не получает верного направления. Торцовые поверхности чугунных деталей, в особенности с твердой коркой, необходимо обтачивать и для предотвращения затупления зубьев развертки.

При развертывании отверстий, имеющих продольные канавки (например, шпоночные), следует пользоваться развертками с винтовыми канавками, так как каждый раз, когда прямой зуб развертки попадает против канавки отверстия (т. е. выходит из работы), развертка смещается в сторону этой канавки, увеличивая тем самым диаметр отверстия. При винтовом расположении зубья перекрывают канавку в отверстии по диагонали, поэтому резких изменений в нагрузке на них не получается, и развертка не смещается в сторону канавки.

При обычном правом вращении шпинделя станка зубья развертки должны быть левыми, чтобы развертка не увлекалась в отверстие давлением стружки.

Припуски на развертывание. Для уменьшения износа разверток и получения чистой поверхности припуски на развертывание должны быть небольшими. При обработке отверстия одной разверткой припуски на развертывание должны быть несколько меньше указанных в таблице для черновой развертки.

Режимы резания при развертывании. Подача при обработке отверстия разверткой осуществляется вручную и должна быть равномерной. Чем меньше подача, тем чище получается поверхность отверстия. Скорости резания при развертывании должны быть небольшими во избежание быстрого износа разверток.

Величины подачи при развертывании отверстий диаметром от 10 до 50 мм должны быть при обработке стали 0,5—2 мм/об, а чугуна — 1—4 мм/об. Скорости резания при обработке стали средней твердости должны составлять 6—16 м/мин, а при обработке чугуна 4—14 м/мин. Чем больше диаметр отверстия, тем ниже при одной и той же подаче должны быть скорости резания. Чем больше подача при одном и том же диаметре отверстия, тем меньшую следует принимать скорость.

Точность диаметра отверстия и чистота его поверхности, достигаемая при развертывании. При развертывании отверстия достигается точность 2-го класса, а при особо тщательной работе даже высшая точность (до 1-го класса включительно). Однако достижение развертыванием точности выше 2-го класса обычно связано с увеличенными расходами на изготовление, заточку и г. д. разверток и экономически целесообразно не во всех случаях.

Чистота поверхности, достигаемая развертыванием, лежит в пределах 7—9-го классов.

Реклама:

Читать далее:

Измерение отверстий

Статьи по теме:

• Приемы развертывания
• Зенкование
• Зенкерование

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум