6.6.5. Типы, конструктивные элементы и геометрические параметры зенкеров и разверток

Зенкеры. Различают следующие типы зенкеров [52]: хвостовые (рис. 6.50), насадные цельные (рис. 6.51) и насадные сборные (рис. 6.52). Кроме того, существуют конструкции хвостовых зенкеров (зен­ковок) для цилиндрических и конических углублений, а также насад­ных зенковок для зачистки торцовых поверхностей. Есть комбиниро­ванные зенкеры, предназначенные для получения, например, сту­пенчатых отверстий. Режущие элементы и определения геометриче­ских параметров зенкера и сверла аналогичны.

Передний угол зенкеров γ измеряется в главной секущей плоскости N—N и назначается в зависимости от свойств обрабатываемого мате­риала, материала режущей части зенкера. Величина этого угла состав­ляет обычно 0..15⁰.

Задний угол α измеряется так же, как и для сверла в плоскости, па­раллельной подаче, и принимается 8... 10°. Угол наклона винтовой ка­навки ω делают 10...30°. Для обработки твердых материалов угол ω выбирается меньшим, чем для вязких.

Главный угол в плане φ (рис. 6.51, а) назначается для зенкеров из быстрорежущих сталей в пределах 45...60°, для оснащенных твердым сплавом — 60...75°. Угол наклона главной режущей кромки λ. (рис. 6.51, б) принимается 5...10°. Для отвода стружки в направлении пода­чи зенкера угол λ должен быть отрицательным, а против пода­чи — положительным. Переходная режущая кромка с углом φ_о = 0,5φ (рис. 6.53) имеет длину до 1 мм.

Зависимость между углами ω и γ выражается формулой

Рис. 6.50. Хвостовой зенкер

(6.84)

185

Рис. 6.51. Геометрические параметры насадного цельного зенкера из быстроре­жущей стали

Следовательно, с увеличением угла ω возрастает передний угол γ, что приводит к уменьшению крутящего момента М_кр и осевой силы

Рос-

В целях устранения вибраций при работе зенкера в радиальном направлении производят его кольцевую заточку (рис. 6.54). Диаметр D₁ режущих кромок 1 и 2 на кольцевой заточке на 0,4...0,8 мм меньше наружного диаметра зенкера D. Снижение вибраций при такой заточ­ке объясняется следующим: обеспечивается лучшее направление зен­кера в отверстии; увеличивается площадка пятна контакта между РИ и обработанной поверхностью, поскольку задний угол кромок 1 и 2 нулевой, что усиливает сопротивление вибрациям системы СПИЗ.

Для чистовой обработки отверстий большого диаметра применя­ют ротационные зенкеры двустороннего резания. Такой зенкер (рис. 6.55) состоит из режущего элемента 2, выполненного в форме грибка, и хвостовика 1, установленного на игольчатых подшипниках или подшипниках скольжения под углом к = 15...30° к оси обрабатывае­мого отверстия в корпусе РИ. Режущий элемент зенкера изготавлива­ют из быстрорежущей стали, а его рабочие поверхности затачивают по наружным коническим поверхностям.

Процесс зенкерования осуществляется на больших подачах, так как съем стружки происходит в двух противоположно расположен-

186

Рис. 6.52. Геометрические параметры и конструктивные элементы насадных

сборных зенкеров, оснащенных твердым сплавом с креплением рифлениями

(тип I) и рифлениями и клином (тип II)

Рис. 6.53. Переходная режущая кромка

Рис. 6.54. Зенкер с кольцевой заточкой

ных контактных зонах. Выход стружки из зоны резания обеспечива­ется путем вымывания ее СОЖ, которая подводится под давлением через центральное отверстие хвостовика и каналы головки. Для на­правления СОЖ и повышения ее давления в зоне обработки предна-

187

Рис. 6.55. Ротационный зенкер двустороннего резания: а—конструктивные элементы; б— параметры установки режущей части

Рис. 6.56. Хвостовая развертка

значены кожух 3 и резиновая манжетка 4. Осевые нагрузки восприни­маются шариковой опорой.

Обработка ротационными зенкерами ведется со следующими ре­жимами резания: v = 80...120м/мин, S= 0,2...0,4мм/об, t= 0,1...0,5 мм. При этом необходимо, чтобы были обеспечены следующие параметры установки зенкера: λ=15...30^o, γ₁ = 30^o...40°,γ = 0..15°, H=0...1мм [78].

Рис. 6.57. Два типа сборных цилиндрических разверток

Развертки. Цилиндрические развертки бывают хвостовые (рис. 6.56, а), насадные цельные и насадные сборные (рис. 6.57). Эти типы разверток конструктивно подобны тем же типам зенкеров, но имеют большее количество зубьев, малый угол заборного конуса φ, предо-

Рис. 6.58. Схема рабочей части развертки

хранительный конус длиной l_ф (рис. 6.58) для направления развертки в отверстие. Развертки диаметрами > 3 мм имеют четное количество в основном прямых зубьев. Шаг между зубьями делают неравномер­ным (см. рис. 6.56, б), чтобы исключить отпечатки зубьев на поверх­ности отверстия. Это возможно при расположении зубьев в диамет­ральной плоскости из-за высоких удельных давлений при снятии тонких стружек.

Развертка (см. рис. 6.58) имеет заборную часть длиной l₁ и калиб­рующую — l _к. Калибрующий участок на длине l₂ является цилиндри­ческим и необходим для направления развертки в работе, зачистки поверхности отверстия и обеспечения ему заданного размера. На длине l ₃ делается обратная конусность для уменьшения трения и пре­дотвращения разбивки отверстия. Разность диаметров конуса состав­ляет 0,03...0,05 мм. Форма стружечной канавки выполняется по ти­пам А и Б (см. рис. 6.56, в).

Главный угол в плане для ручных разверток φ = 0,5...1,5°, для ма­шинных φ = 15°; при обработке чугуна φ = 5°, а для твердосплавных разверток φ = 30...45°. Передний и задний углы, измеренные в глав­ной секущей плоскости N—N, выбирают в зависимости от материа­лов режущей части развертки и обрабатываемого, как и для других РИ. Для разверток из инструментальной стали γ = 0... 10°, для твердо­сплавных разверток γ = 0...15⁰. Задний угол α= 6... 12°; чем пластич­нее обрабатываемый материал, тем больше должен быть угол α. На калибрующей части развертки имеется цилиндрическая фаска f = 0,05...0,25 мм; размер ее зависит от диаметра развертки.

Для лучшего отвода стружки, что особенно важно при обработке вязких материалов, развертки изготовляются с наклонными, или винтовыми, зубьями. При обработке сквозных отверстий движение стружки должно совпадать с направлением рабочего хода (подачи S) развертки. Это достигается левым наклоном зубьев. Развертка с на­клонными зубьями обеспечивает получение малой шероховатости обработанной поверхности [78].

190

Рис. 6.59. Конструктивные и геометрические элементы насадной твердосплавной

развертки

Кроме того, изготавливают насадные развертки, цельные и хво­стовые с напаянными пластинами из твердого сплава. Они по своей конструкции подобны разверткам из быстрорежущей стали. Насад­ные развертки (рис. 6.59) изготовляют с параметрами: D = 32...50 мм, Z=6...10, L = 40...55 мм, lр= 30 мм. Геометрические параметры выби­рают в зависимости от обрабатываемого материала, условий обработ­ки, квалитета точности, шероховатости обработанной поверхности и т. д. Например, для обработки деталей из высокопрочных сталей ре­комендуются следующие геометрические параметры насадной раз­вертки: γ = -15°; γ₁= -10°; α = 6°; λ = 13°; φ = 15°; φ₀ = 2°;f₁ = 0,2 мм; α= 2...3 мм; l = 1,5...2 мм; твердый сплав — Т15К6.

Хвостовые (концевые) развертки изготавливают как с напаянны­ми пластинами, так и монолитными твердосплавными (рис. 6.60) с цилиндрическим или коническим хвостовиком. Канавки прямые, угол γ > 0. У разверток с напаянными пластинами при обработке дета­лей из закаленных сталей на передней поверхности затачивается фас­ка шириной fo=1,5...2 мм под углом γ = —(5... 10°). Заточка задней по­верхности двойная: α = 8° на участке пластины шириной 0,3. ..0,5 мм и α = 15° на остальной ее поверхности.

Монолитные твердосплавные развертки впаивают в оправку, ко­торая может быть цельной или разрезной на участке посадки хвосто­вика. Разрез на оправке необходим для отвода избыточного припоя. Геометрические и конструктивные параметры таких разверток сле-

191

Рис. 6.61. Развертка с кольцевой заточкой

Рис. 6.60. Развертка твердосплавная монолитная дующие: у=0°; а = 8... 10°; а' = 15°; ф— обычный; р = 75.. .80°; L=30.. .50 мм;

/_р = 0,5L; /_к = /_Р

4 мм = 1_Ц +

, где 1_п = (0,6...0,7) l_K,f= 0,05...ОД мм;

_р

/i = 0,8... 1,6 мм; шаг зубьев — неравномерный; обратная конусность на длине /_р = 0,03...0,04 мм.

Развертки с кольцевой ступенчатой заточкой (рис. 6.61) применя­ют при увеличенном припуске на обработку (до 1 мм) после сверле­ния, минуя зенкерование. Режущая часть развертки состоит из кону­са под углом 45° и двух цилиндрических уступов длиной / = 2...Змм и диаметрами Д = D — 0,2 мм и Z>2 = А — (0,3...0,5) мм. Конструкция развертки обеспечивает хорошее измельчение стружки и ее отвод. За­тачивают такую развертку за одну установку по торцам цилиндриче­ских уступов в отличие от обычных разверток, у которых затачивают за две установки заборную и калибрующую части [78].

Развертки разжимные позволяют регулировать их диаметр. В кор­пусе 2 такой развертки (рис. 6.62) просверлено отверстие, на одном конце которого нарезана резьба; в глубине отверстия расположена конусная часть. В отверстие развертки вставлен шарик 3 и ввернут ре­гулировочный винт 1. При ввертывании винт нажимает на шарик, ко­торый в свою очередь давит на стенки конусного отверстия и разжи-

192

Рис. 6.62. Разжимная развертка

мает пустотелый корпус развертки, снабженный прорезями. При этом в центральной части развертки происходит увеличение ее диа­метра. Пределы регулирования таких разверток по диаметру неболь­шие. Например, для разверток диаметрами от 6 до 10 мм предел регу­лирования не более 0,15 мм; для диаметров от 30 до 50 мм — 0,5 мм.

Конические развертки (рис. 6.63) работают в более тяжелых усло­виях, чем цилиндрические. Если цилиндрические развертки режут

13-2719 193

Рис. 6.63. Развертки под конус Морзе

материал в основном заборной частью, то коническая развертка рабо­тает всей длиной своих режущих кромок и по существу не имеет ка­либрующей части.

Как правило, эти развертки изготовляют комплектом из трех штук: обдирочная, промежуточная и чистовая. Обдирочная (рис. 6.63, а) делается ступенчатой и снимает основную часть припуска. На конической образующей поверхности развертки нарезается затылованный винтовой зуб. Число зубьев (перьев) развертки 3...8 в зависи­мости от номера конуса Морзе (всего семь номеров — от 0 до 6). С це­лью улучшения условий резания у обдирочных разверток делается пе­редний угол [78].

Промежуточная развертка (рис. 6.63, 6) имеет стружкоделительные канавки в виде резьбы и в основном срезает ступени, оставшиеся после обдирочной развертки; зубья остроконечной формы с двойным задним углом а = 6°, а' = 15°, у = 0°. Чистовая развертка (рис. 6.63, в) имеет прямые сплошные зубья по всей длине режущей части. Ленточ­ка на вершинах зубьев делается минимальной (f= 0,05 мм), так как развертка работает всей длиной зубьев и при большой ширине лен­точки резать не будет. Шаг зубьев равномерный. Углы а и у измеряют­ся в плоскости N—N, перпендикулярной оси развертки, и соответст­венно равны 5...8°; 0°.

Котельные развертки (рис. 6.64) применяют для обработки отвер­стий под заклепки в наложенных друг на друга металлических листах. Конструктивные особенности таких разверток в отличие от обычных машинных состоят в том, что котельные развертки изготавливают с винтовыми канавками; угол наклона их до 25°; заборная часть состав­ляет от Уз до '/г длины рабочей части. Угол 2ср принимается в преде­лах от 3° до 5°30'. Направление канавок противоположное направле­нию вращения, а поэтому при работе такими развертками надо при­лагать значительные осевые усилия [78].

Диаметр развертки является основным конструктивным ее разме­ром, определяющим точность отверстия. При расчете этого парамет­ра необходимо учитывать диаметр и допуск на обрабатываемое отвер-

Рис. 6.64. Котельная развертка

195

Рис. 6.65. Схема к расчету диаметров развертки

стие 5о, на разбивку отверстия, а также допуск на изготовление Н= BD и износ развертки И= DF (рис. 6.65).

Величины разбивки Р_тах и P_min в каждом конкретном случае раз­личны; их принимают по экспериментальным данным (ориентиро­вочно .Р_тах = 11...18 мкм, P_mj_n = 5 мкм). Допуск на изготовление раз­вертки Япринимают 0,25. ..0,4 от допуска на отверстие 8q. Наибольший предельный размер развертки /)_р._б должен быть меньше наибольшего предельного размера отверстия 2)_о6 на величину максимальной раз­бивки Рщах- Зная Dp.6 и Н, можно определить наименьший предель­ный размер развертки D_pM.

Следовательно, нижнее отклонение новой развертки лежит на ли­нии CD, а верхнее — на линии АВ; И= DF— гарантированный запас на износ развертки; линия EF — граница допустимого наибольшего износа развертки, при котором она еще пригодна к работе и обеспе­чивает получение наименьшего предельного размера D_0M.