2.2.4 Методы обработки внутренних цилиндрических поверхностей.

Обработка отверстий в деталях различных типов производится путем сверления, зенкерования, растачивания, развертывания, шлифования, протягивания, хонингования, раскатывания шариками и роликами, притирки, полирования.

2.2.4.1 Обработка отверстий лезвийным инструментом.

К лезвийным инструментам относятся сверла, зенкеры, развертки, расточные резцы и протяжки.

Обработку отверстий лезвийным инструментом производят на станках следующих групп: токарной, сверлильно-расточной, протяжной (для внутреннего протягивания).

Сверление.

Существуют два метода сверления: вращается сверло (станки сверлильно-расточной группы); вращается заготовка (станки токарной группы).

В зависимости от марки режущего материала сверла делятся на две группы – быстрорежущие и твердосплавные.

Быстрорежущие сверла выпускаются диаметром от 0,3 до 20 мм с цилиндрическим хвостовиком и диаметром от 5 до 80 мм с коническим хвостовиком.

Кроме сверл обычной конструкции выпускаются сверла с внутренними каналами для подвода СОЖ к зоне резания: диаметром от 3 до 20 мм с цилиндрическим хвостовиком и диаметром от 10 до 50 мм с коническим хвостовиком.

Твердосплавные сверла характеризуются большим разнообразием конструкции, основные из них следующие:

• цельные твердосплавные без и с каналами для СОЖ, диаметры 3 – 20 мм;

• напайные твердосплавные с каналами для СОЖ, диаметры 9,5 - 30 мм;

• с механическим креплением твердосплавных пластин стандартной или специальной конструкции с каналами для СОЖ.

Диаметры выпускаемых сверл с механическим креплением пластин следующие: Ø12 – 58 мм с двумя стандартными пластинами (периферийной и центральной), Ø 60 –80 мм с числом пластин n = 4, Ø 60 – 110 мм для кольцевого сверления.

Как быстрорежущие, так и твердосплавные сверла выпускаются с несколькими диапазонами длин в зависимости от глубины обрабатываемого отверстия.

При обработке глубоких отверстий (L/D ≥ 10) трудно обеспечить требуемое положение оси отверстия относительно ее наружной цилиндрической поверхности. Чем больше длина отверстия, тем больше увод отверстия.

Для уменьшения увода сверла применяются следующие способы:

• применение малых подач, тщательная заточка сверл (биение режущих кромок до 0,01 мм);

• применение предварительной зацентровки;

• сверление с направлением сверла с помощью кондукторной втулки;

• сверление вращающейся заготовки при не вращающемся или вращающемся сверле, создающие условия для его самоцентрирования;

• сверление специальными сверлами при вращающейся или неподвижной детали.

К специальным сверлам относятся:

• одностороннего резания наружным отводом СОЖ (ружейные);

• с внутренним отводом СОЖ (эжекторные, типа ВТА) с твердосплавными напайными или сменными многогранными пластинами;

• сверла для кольцевого сверления (трепанирующие) для отверстий более 60 мм …..

Зенкерование отверстий – предварительная обработка литых, штампованных или просверленных отверстий под последующее развертывание, растачивание или протягивание. Для отверстий по 13 – 11 квалитету зенкерование может быть окончательной операцией, достигаемая шероховатость поверхности 12,5…6,3 мкм.

Зенкеры изготовляют цельными с числом цельными диаметром 3…40 мм, насадными диаметром 32…100 мм и сборными регулируемыми диаметром 40…120 мм, число зубьев зенкеров 3…8 и более. Припуски на диаметр под зенкерование обычно составляют 0,6…6 мм, для диаметров 80…120 могут достигать 12 мм.

Зенкерование является производительным методом, повышает точность предварительно обработанных отверстий, а также частично исправляет ось отверстия. Для повышения точности обработки используются приспособления с кондукторными втулками. Зенкерованием обрабатывают как сквозные, так и глухие отверстия.

Развертывание отверстий – чистовая обработка отверстий 6 – 10 квалитетов точности и с параметром шероховатости обработанной поверхности Rа = ≤ 2,5 мкм при обработке стальными и Rа = ≤ 0,63 мкм при обработке твердосплавными развертками.

Развертками обрабатывают отверстия тех же диаметров, что и при зенкеровании, но они расчитаны на снятие малых припусков – 0,1…0,4 мм. Число зубьев разверток z = 6…14.

Развертки изготовляют цельными диаметром 3…40 мм и насадными диаметром 25…100 мм из инструментальных сталей и твердого сплава.

Для получения отверстий 7-го квалитета применяют двухкратное развертывание, 6-го квалитета – трехкратное с припуском под окончательное развертывание 0,05 мм.

Конструктивная особенность разверток такова, что они в процессе работы испытывают большие радиальные нагрузки. Вследствие этого развертки самоустанавливаются по оси предварительно обработанного отверстия не меняя положение его оси. Для достижения требуемого качества детали необходимо перед развертыванием обеспечить точность направления оси отверстия.

Для образования конических отверстий под штифты, конусы и т.п. применяются конические развертки. При обработке конических отверстий рекомендуются следующие переходы: сверление, зенкерование, черновое развертывание, чистовое развертывание.

Фаски в отверстиях обрабатываются зенковками, цилиндрические углубления и торцевые поверхности под головки болтов и гайки выполняются цековками с направляющей цапфой. Цековки выполняются цельными или с насадной головкой.

Растачивание отверстий. Существуют два основных способа растачивания отверстий: растачивание, при котором вращается заготовка (станки токарной группы) и растачивание, при котором вращается инструмент (станки расточной группы).

При этом следует учитывать некоторые закономерности расточки отверстий:

• при вращающееся детали значительно проще обеспечить прямолинейность оси и точность ее положения, труднее получить правильность формы;

• при вращающемся инструменте труднее получить прямолинейную ось, но легче достигается правильность формы.

Типичными для токарных станков операциями являются растачивание одиночного отверстия и растачивание соосных отверстий. Типичными для расточных станков операциями растачивание одиночного отверстия, соосных отверстий и растачивание отверстий с параллельными осями.

Инструментами для обработки на расточных станках служат резцы, закрепленные в державках или борштангах, расточные пластины, расточные головки.

Этот метод аналогичен тонкому точению наружных поверхностей тел вращения. Обработка ведется на горизонтальных и вертикальных отделочно-расточных станках, отличающихся высокой жесткостью, точностью и виброустойчивостью. Тонкое точение применяется для получения отверстий высокой точности размеров, формы, положения и прямолинейности оси.

Протягивание отверстий широко применяют в массовом, крупносерийном и серийном производствах и производится на горизонтальных и вертикальных протяжных станках. Протягивание является одним из прогрессивных способов обработки металлов резанием как в отношении производительности, так и достигаемых точности и шероховатости.

Протягивание осуществляется многолезвийным инструментом протяжкой, которая протягивается через обрабатываемое отверстие. Внутренним протягиванием обрабатываются различные отверстия: круглые, шлицевые, многогранные и др.

При протягивании заготовку устанавливают на жесткой опоре, а если торец детали не перпендикулярен оси отверстия – на шаровой опоре (рисунок 52).

Для протягивания отверстий применяют три схемы резания: профильную, генераторную и прогрессивную. Для протягивания круглых отверстий применяют профильную и прогрессивную схемы резания.

Припуск на протягивание круглых отверстий составляет 0,5…1,5 мм.

Существует другой аналогичный протягиванию метод обработки коротким инструментом – прошивкой, который называется прошиванием. При протягивании инструмент испытывает напряжения растяжения, а при прошивании – напряжения сжатия, поэтому прошивки выполняют относительно небольшой длины (250…400 мм).