Выбор режущего инструмента в машиностроении

Правильный подбор инструмента

Правильный подбор режущего инструмента — важная и сложная задача в современном машиностроении.

Обеспечение максимальной производительности металлообработки на современном обрабатывающем центре возможно только при применении современного режущего инструмента. Однако подбор инструмента, в т.ч. фрез, производимых разными фирмами для различных обрабатываемых материалов, возможностей оборудования, жёсткости технологической системы и других условий обработки становится все более сложной, но необходимой задачей. И в целом, имеет место устойчивая тенденция роста производства фрез более узкой специализации на всех инструментальных фирмах.

Сегодня, в большинстве случаев для увеличения производительности, не представляется целесообразным использовать универсальный инструмент. Хотя специализированный инструмент наверняка будет иметь большую стоимость и сложность при выборе. И нужно помнить, что стоимость инструмента составляет обычно не более 5% от стоимости продукции, а влияние инструмента на время обработки и качество продукции является определяющим.

Рассматривая эту проблему применительно к фрезам нескольких американских инструментальных фирм, мы знаем, что появление любых новаций в короткое время становится общим достоянием. Так почти одновременно фирмы выпустили серии инструмента, имеющие различные углы наклона спирали на разных режущих кромках, неравные углы расположения режущих кромок и т.д.

Мы предлагаем рассмотреть эту проблему на примере обработки условной детали из алюминиевого сплава Д16Т.

Необходимо обработать по контуру цилиндрическую стенку с переменным радиусом R 8-10мм, переменным припуском в радиальном направлении ae=2-10мм на глубину 40мм. Шероховатость поверхности Ra3,2 мкм. Очевидно, что для данной операции необходимо использовать концевую фрезу диаметром <2R=16мм, следовательно, диаметр фрезы 12мм, так как диаметр 14мм не является стандартным.

Данную технологическую задачу можно выполнить, используя универсальную двухпёрую фрезу с удлиненной режущей частью серии 3XLM (EDP 40365) фирмы SGS, США. (Lреж.=50мм).

Режимы резания в этих условиях следующие:

Vрез=150м/мин; ae=переменная; ap=5мм; Vf=500мм/мин.

Время обработки по приближенным расчетам (без учета холостых ходов) составит 3,2мин.

Но для выполнения задачи с максимальной производительностью следует использовать специальный инструмент для алюминиевых сплавов: фреза серии 379-3120-02 фирмы Best Carbide, США. Он имеет ряд принципиальных отличий:

• Специальная геометрия с положительными режущими углами.
• Больший объем стружечных канавок для лучшей эвакуации стружки из зоны резания.
• Максимально острая режущая кромка.
• Полированная передняя поверхность для снижения трения сходящей стружки и предотвращения наростообразования.
• Радиус при вершине зубьев 0,2мм для увеличения прочности и, как следствие, стойкости инструмента (Удовлетворяет в большинстве случаев техническим требованиям чертежа детали).
• Трехзубая геометрия позволяет увеличить подачу на зуб и, следовательно, объемную производительность.

Также, в данных условиях необходимо применить не просто фрезу с удлиненной режущей частью, а фрезу с обнижением и короткой режущей частью. Эта фреза имеет значительно большую жесткость и, следовательно, производительность.

Режимы резания следующие:

Vрез=500м/мин; ae=переменная; ap=10мм; Vf=2500мм/мин.

Время обработки составит 0,32мин, что в 10 раз более производительно. Стоимость специальной фрезы выше универсальной на 60-70%. При обработке партии заготовок экономическая выгода становится очевидной.

Рассмотрим еще один пример. На условной детали необходимо формообразовать паз прямоугольного поперечного сечения шириной 10мм, глубиной 10мм и длиной 100мм. Материал заготовки сталь 20Х13 подкаленная до 20HRC. Шероховатость поверхности Ra3,2 мкм, допускается радиус пересечения поверхностей R0,2max. Для решения поставленной задачи можно использовать фрезу универсальной геометрии фирмы Best Carbide, обозначение 301-2100. Фреза имеет двузубое исполнение и стандартную длину режущей части. Режимы резания будут следующие: Ap=1 мм, Ae=10 мм, Vc=50 м/мин, Vz=0,05 мм/зуб, Vf=80 мм/мин, n=1592 об/мин. Условное время обработки составит 12,6 мин.

Однако, для выполнения задачи с максимальной производительностью следует использовать специальную фрезу. В заданных условиях наиболее рационально применение фрезы Hitachi, Япония серии Mirus EMXN-4100-30TH. Данная фреза имеет ряд существенных преимуществ перед универсальной фрезой:

• Double gash- специальная геометрия передней поверхности с увеличенным объемом стружечной канавки, позволяет лучше эвакуировать стружку из зоны резания. Это наиболее актуально для прорезания пазов стружколом с переменным шагом и специальным профилем для вязких материалов.
• Укороченная режущая часть и обнижение для увеличенной жесткости.
• Фаска на режущей кромке для большей прочности.
• Нано покрытие TH
• Переменный шаг зуба.
• Микрозернистый твердый сплав Epoch.

Все эти технические решения позволяют добиться огромной объемной производительности. Режимы резания фрезой Hitachi следующие: Ap=10 мм, Ae=10 мм, Vc=40 м/мин, Vz=0,023 мм/зуб, Vf=120 мм/мин, n=1300 об/мин. Таким образом, условное время обработки составит 0,83 мин. Повышение производительности в 15 раз. Разумеется, даже в условиях мелкосерийного производства, данная технология позволит обрабатывать детали не только быстрее, но и снизить их себестоимость за счет снижения затрат на оборудование, зарплату оператора и т.д.

Данные примеры призваны показать преимущества специального инструмента перед универсальным. Это преимущество четко прослеживается при обработке любых материалов: нержавеющие стали, титановые сплавы, закаленные стали (до 70HRC), графиты и т.д.

Существует множество технических задач по обработке металлов, которые невозможно выполнить универсальным режущим инструментом, но и для решения «классических» задач следует применять наиболее подходящий для данных условий режущий инструмент, специально для этого разработанный. Данный подход к выбору инструмента позволит наиболее эффективно решать технические задачи, в том числе и со стороны снижения себестоимости деталей.

Располагая возможностью обеспечить любое производство современными высокопроизводительными фрезами ряда американских и японских фирм, специалисты фирмы «Ветки» готовы предложить свои решения подбора инструмента с целью получения наилучших результатов.

Выбор оборудования и режущего инструмента;

От правильности выбора режущего инструмента и станочного оборудования зависит производительность изготовления детали, необходимая шероховатость и точность детали, экономное использование производственных площадей, экономии электроэнергии и себестоимости изделия. И как следствие неправильного выбора режущего инструмента и станочного оборудования приводит к увеличению времени на обработку детали, к преждевременному выходу из строя станочного оборудования и режущего инструмента.

При выборе оборудования необходимо располагать всеми данными, характеризующие технологическое оборудована (паспорта различных моделей оборудования, каталоги и т.п.) [15].

Для серийного и единичного производства применяются станки широкого и общего назначения, а для крупносерийного и массового производств – станки высокой производительности. Станки высокой производительности имеют ограниченные технологические возможности, но благодаря своей повышенной мощности и жесткости, на них можно вести обработку на более высоких режимах резания и более концентрированными методами. К станкам этого вида относят: токарные многорезцовые, гидрокопировальные, одно – и много – шпиндельные автоматы и полуавтоматы. Специализированные и специальные станки применяются в том случае, если это экономически обосновано, т. к. их проектирование и изготовление обходиться дорого. Поэтому использование таких станков целесообразно и экономически оправдывается в крупносерийном и массовом производстве[11].

При выборе станочного оборудования необходимо учитывать:

— методы достижения заданной точности при обработке;

— соответствие станка размерам детали;

— габаритные размеры и стоимость станка;

— возможность оснащения станка высокопроизводительными
при­способлениями и средствами механизации и автоматизации;

— кинематические данные станка (подача, частота вращения и т. д. );

— современные достижения станкостроения.

Технические характеристики металлорежущих станков можно найти
в пособии [17].

При выборе станков особое внимание следует обратить на использо­вание станков с числовым программным управлением (ЧПУ), являющихся одним из основных средств автоматизации механической обработки в се­рийном
машиностроении.

Станки с ЧПУ применяются при токарных, сверлильных, фрезерных,
расточных и других операциях.

Применение станков с ЧПУ целесообразно:

— для трудоемких операций;

— если время обработки существенно меньше вспомогательного;

— при производстве сложных деталей малыми партиями;

— при обработке деталей с большим количеством размеров, имею­щих
высокие требования к точности;

— при обработке деталей, требующих строгого контроля точности изготовления оснастки;

— когда стоимость оснастки составляет значительную часть стоимо­сти
обработки;

— для изделий, период изготовления которых не позволяет использо­вать обычные методы изготовления оснастки;

— для операций, у которых расходы на контроль составляют часть общей стоимости операции.

Решение о применении станков с ЧПУ часто принимается с учетом
одного или двух из этих условий.

Далее для каждой операции выбирают режущий инструмент, обеспечивающий достижению наибольшей производительности, требуемой точности и класса шероховатости обрабатываемой поверхности [18].

Выбор обрабатывающих инструментов производиться по [15].

Выбор тип инструмента зависит от следующих факторов: вида станка, метода обработки, материала обрабатываемой заготовки, ее размера и конфигурации, требуемой точности и шероховатости. Выбор материала режущей части инструмента зависит от метода обработки, рода обрабатываемого материала и условий работы. Для обработки стали применяют твердые сплавы (Т156) и быстрорежущую сталь (Р9, Р18), для чугуна и цветных металлов – вольфрамовые сплавы (ВК6, ВК8), для чистовой и отделочной обработки при высоких
скоростях резания – алмазы и абразивный инструмент.

Режущий инструмент выбирают с учетом:

1) применения нормализованного и стан­дартного инструмента;

2) метода обработки;

3) размеров обрабатываемых поверхностей;

4) точности обработки и качества поверхности;

5) типа обрабатываемого материала;

6) стойкости инструмента, его режущих свойств и прочности;

7) стадии обработки (черновая, чистовая, отделочная);

Режущий инструмент по металлу

Для резки материалов могут применяться самые различные инструменты. Их классификация проводится по достаточно большому количеству признаков, которые позволяют провести выбор наиболее подходящего варианта исполнения изделия. Режущий инструмент при этом изготавливается из самого различного материала.

Классификация режущего инструмента

Выделяют довольно большое количество различных признаков классификации режущего инструмента, основной можно назвать конструктивные признаки. В зависимости от геометрической формы и основных параметров выделяют следующие варианты:

1. фрезы;
2. резцы;
3. зенкеры;
4. сверла;
5. развертки;
6. цековки;
7. метчики;
8. плашки;
9. шеверы;
10. ножовочное полотно;
11. инструмент абразивного типа.

Все приведенные выше виды режущих инструментов характеризуются своими определенными особенностями. Примером можно назвать ручной режущий инструмент под названием плашка. За счет применения особого крепления можно получить резьбовую поверхность на цилиндрической поверхности.

Довольно большое распространение получили резцы. Их относят к режущему инструменту, который предназначен для обработки исключительно тел вращения.

Среди особенностей подобного варианта исполнения отметим следующее:

1. Есть рабочая часть и державка.
2. Угол заточки может существенно отличаться в зависимости от предназначения изделия.
3. При изготовлении применяются самые различные сплавы, которые и определяют область применения изделия.

Фрезеры встречаются в последнее время довольно часто. Это связано с тем, что подобный режущий инструмент может использоваться для получения корпусных изделий. Особенностью назовем то, что основное вращение передается фрезе, в это время заготовка находится в неподвижном состоянии. Конструктивно фрезы намного сложнее резцов, что определяет более высокую стоимость.

Основная классификация фрез представлена областью применения. Примером назовем следующие варианты исполнения:

1. Концевые.
2. Цилиндрические.
3. Червячные и другие.

Встречается просто огромное количество фрез, все они также обладают своими определенными характеристиками.

Довольно распространены сверла. Подобное изделие осевого типа применяется в случае, когда нужно получить отверстие в сплошном материале.

На момент резания сверла совершают вращательное движение, по винтовым канавкам стружка удаляется с зоны резания. Отличаются сверла по следующим признакам:

1. Тип применяемого материала.
2. Диаметральный размер.
3. Тип хвостовика.
4. Угол заточки режущей кромки.

Инструменты осевого типа весьма распространены. Примером можно назвать зенкеры, применяемые для корректировки размера и формы отверстия. Кроме этого, в эту группу включаются и развертки, которые требуются для удаления высокой шероховатости с поверхности стенок отверстия.

Инструменты режущие и ударные с острой режущей кромкой также весьма распространены. В эту группу включается долбяк, который может применяться для получения зубьев. Довольно обширными возможностями характеризуются насадки абразивного типа, применяемая для снижения степени шероховатости поверхности.

Все приведенные выше изделия можно разделить на несколько основных групп:

1. Изделия для работы с телами вращения. В эту группу входят различные резцы и абразивные круги. Как правило, в подобном случае основное вращение получает заготовка, а инструмент находится в неподвижном состоянии. Устанавливаются эти изделия на токарном оборудовании самого различного типа.
2. Достаточно большая группа представлена режущими инструментами, предназначенными для получения и обработки уже готового отверстия. Примером можно назвать сверла, протяжки, зенкеры и другие варианты исполнения. Осевой получает вращение, режущая часть представлена витками с различным углом заточки.
3. Отдельная группа представлена приспособлениями, предназначенными для нарезания резьбовых витков на цилиндрической поверхности. Особая форма режущей части позволяет получать витки с определенным расположением относительно друг друга. Резьбовая поверхность сегодня встречается крайне часто, так как она применяется при создании различных соединительных элементов. В быту нарезка проводится при применении ручных инструментов, в промышленности встречаются станки с особыми режимами работы.
4. Довольно большое распространение в машиностроительной отрасли получили зубчатые колеса и другие подобные изделия. Для их получения подходят шеверы, долбяки и другие.

Выделяют также второстепенные признаки классификации. Примером назовем то, каким образом режущая кромка взаимодействует с обрабатываемой поверхностью. По этому признаку выделяют:

1. Обычные варианты исполнения получили весьма широкое распространение. Как правило, они получаются при применении технологии литья. Основная и рабочая часть конструкции в большинстве случаев представлена идентичным материалом.
2. Ротационные характеризуются непрерывным обновляющимся круговым лезвием.

Важным критерием можно назвать тип изготовления. В зависимости от этого выделяют:

1. Цельные конструкции встречаются крайне часто, что связано с их относительно невысокой стоимостью и надежностью в применении.
2. Составные обходятся намного дороже, но при этом есть возможность использовать более качественные материалы при создании режущей кромки.
3. Сборные также характеризуются тем, что состоят из отдельных частей.

Сборные также можно охарактеризовать тем, что соединение разъемное. Составные зачастую изготавливаются при применении технологии сварки, за счет чего провести отсоединение режущей кромки не получится.

Классификация режущего инструмента также проводится по способу крепления.

Выделяют следующие варианты исполнения:

В продаже можно встретить просто огромное количество различных вариантов исполнения дополнительной оснастки, которая существенно расширяет функциональность оборудования.

Сферы использования

Сфера применения режущего инструмента весьма обширна. Большая часть изделий встречается в машиностроении, так как заготовки представлены различными сплавами. Рассматривая сферу применения отметим следующие моменты:

1. Большая часть изделий может резать по металлу только при условии передачи большого усилия при жестком закреплении заготовки. Именно поэтому они изготавливаются таким образом, чтобы могли устанавливаться в станках и другом подобном оборудовании. Область применения – промышленность с различным показателем производительности труда. Отличительной особенностью подобной группы можно назвать длительный эксплуатационный срок и устойчивость к износу.
2. Также обработка заготовок может проводится в домашней мастерской. Для подобного случая подходят варианты исполнения, которые применяются при ручной обработке или применении настольного оборудования. Специалисты рекомендуют выбирать для домашней мастерской варианты исполнения из низкой ценовой категории. Это связано с тем, что они отлично подходят для обработки при небольшой подаче и скорости резания. Режущие инструменты для промышленных станков обходятся намного дороже и требуют профессиональной периодической заточки.

В целом можно сказать, что область применения режущего инструмента весьма обширна. Механическое резание может проводится только при наличии режущей кромки.

Выбор режущего инструмента

Только правильно подобранный инструмент может применяться для получения качественного изделия. Среди столь большого выбора подобрать наиболее подходящий вариант исполнения изделия сложно. Режущий инструмент по металлу выбирают с учетом следующих рекомендаций:

1. Для начала определяется поставленная задача. Как правило, технология производства составляется технологом, который также указывается наиболее подходящий режущий инструмент. К примеру, получить тело вращения можно с требуемым диаметром можно при использовании резца, отверстие сверла. При этом одна деталь может изготавливаться при применении одного вида изделия с различными параметрами.
2. Следующий шаг заключается в определении того, какое именно оборудование будет применяться для передачи вращения. Примером можно назвать промышленные станки или ручные конструкции. От этого момента зависит то, какая державка подойдет.
3. На момент составления технологической карты указываются основные параметры резания. С учетом подобного показателя проводится выбор режущего инструмента по типу применяемого материала при изготовлении основной или рабочей части.
4. Учитывается и производительность применяемого оборудования. Для выпуска большого количества продукции нужно выбирать вариант исполнения с повышенной износостойкостью.

Производство режущего инструмента предусматривает соблюдение определенных требований, которые устанавливаются в проектной документации. Кроме этого, уделяется внимание популярности бренда, так как от этого зависит качество.

В заключение отметим, что неправильно подобранное изделие может создать серьезные проблемы.

Выбор режущего инструмента

Сверло состоит из рабочей части, шейки и хвостовика (рис. 4.3). Конический или цилиндрический хвостовик служит для закрепления сверла в шпинделе станка или в патроне.

Повышение производительности и точности обработки отверстий сверлением достигается различными способами. К ним можно отнести применение новых материалов для режущей части, совершенствование геометрии инструмента, новые способы заточки и т.д. Использование этих способов во многих случаях дает воз-

Рис. 4.3. Части и конструктивные элементы спирального сверла:

1 — рабочая часть; 2 — режущая часть; 3 — шейка; 4 — хвостовик; 5 — лапка; 6 — зуб; 7 — поперечная кромка; 8 — поводок; 9 — задняя поверхность; 10 — стружечная канавка; 11 — режущие кромки; 12 — ленточка; 13 — кромка леи- точки; 14 — передняя поверхность; 15 — спинка зуба; 16 — сердцевина

Рис. 4.4. Сверло повышенной жесткости

можность повышать параметры режимов резания или увеличивать стойкость сверл.

При обработке отверстий в труднообрабатываемых материалах высокой прочности рекомендуется применять сверла повышенной жесткости. На рис. 4.4 представлены элементы заточки сверла повышенной жесткости, разработанные К.Н. Кирилловым. Повышение жесткости сверла достигается за счет увеличения толщины сердцевины до (0,35. 0,40)d, где d — диаметр сверла, мм.

Производительность и точность обработки отверстий увеличиваются при использовании четырехленточных сверл (рис. 4.5). Они отличаются от обычных сверл наличием четырех направляющих ленточек и утолщенной в 1,5-2,0 раза сердцевиной сверла. Вследствие этого свёрла имеют большую жесткость и устойчивость при сверлении. Это значительно повышает прямолинейность обработанного отверстия, что особенно важно при обработке отверстий квалитетов точности 6. 8 диаметром менее 5 мм. Сверление в данном случае является основной технологической операцией по изготовлению точного отверстия. Последующие операции развертывания при этом практически не исправляют непря- молинейность отверстия.

Применяют сверла и для обработки отверстий в высокомарганцовистых сталях. На рис. 4.6, а представлено сверло, разработанное И.И. Олейниковым и МЛ. Шатериным. Оно отличается укороченной рабочей частью, оснащенной пластинкой из твердого сплава, имеющей упрочняющие фаски шириной 1. 2 мм с отрица-

Рис. 4.5. Четырехленточное сверло

Рис. 4.6. Сверла для обработки высокомарганцовистых сталей:

а — сверло, разработанное И.И. Олейниковым и М.А. Шатериным; б — форма заточки режущей части сверла, разработанная Ю.А. Аносовым и А.А. Виноградовым

тельным передним углом до -15°. В корпусе сверла расположены отверстия для подвода СОЖ в зону резания. Отверстия находятся на минимально возможном расстоянии от пластинки твердого сплава. Через отверстия в сверле к зоне резания подводится СОЖ, что обеспечивает хорошее охлаждение инструмента во время работы.

На рис. 4.6, б показана форма заточки режущей части сверла, разработанная Ю.А. Аносовым и А.А. Виноградовым. Сверло оснащено твердым сплавом, как и обычные сверла, но форма заточки режущих кромок отличается от стандартизованной. При заточке обеспечивается смещение поперечной кромки относительно оси сверла для создания постоянного радиального усилия при работе инструмента. Величина смещения, как и другие параметры заточки, зависит от обрабатываемого материала, условий обработки, а также от допустимого значения разбивки отверстий. Данные сверла рекомендованы для обработки труднообрабатываемых материалов.

Важным условием повышения стойкости спиральных сверл является снижение интенсивности изнашивания вспомогательных режущих кромок у ленточек, чему способствует наличие закругленных уголков.

На рис. 4.7 представлена режущая часть спирального сверла конструкции А.С. Черепанова с закругленными режущими кромками, оснащенная пластинкой из твердого сплава. Такая конструкция сверл позволяет более рационально образовывать задние и передние углы на главных режущих кромках. Задние углы сверла в цилиндрических сечениях, соосных с осью сверла, примерно постоянны вдоль режущей кромки и близки к оптимальному значению, с точки зрения резания. Это дает возможность в некоторой степени выровнять износ вдоль режущих кромок. Передние углы, находящиеся ближе к поперечной режущей кромке, имеют меньшие отрицательные значения, что позволяет уменьшить силы резания. В сверле использована подточка поперечной режущей кромки сверла.

Рис. 4.7. Сверло с закругленными режущими кромками

Рис. 4.8. Спиральное сверло: а — с канавками (7); б — с выступами (2) на стружечных канавках

Снижение трения стружки о стенки стружечных канавок улучшает ее отвод и уменьшает тепловыделение в зоне обработки. Для этого может быть применено спиральное сверло с канавками 1 (рис. 4.8, а) либо выступами 2 (рис. 4.8, б) на стружечных канавках.

Наряду с уменьшением площади трения стружки о переднюю поверхность сверло такой конструкции позволяет улучшить подвод СОЖ в зону обработки даже при заполнении стружечных канавок стружкой и обеспечить ее дробление.

Подвод СОЖ к зоне резания при сверлении является действенным фактором повышения стойкости инструмента. СОЖ может быть подведена по каналам внутри

Рис. 4.9. Твердосплавное сверло, изготовленное из трубчатой заготовки

сверла, расположенным в перьях или в утолщенной сердцевине с выходом их на переднюю или заднюю поверхность инструмента.

Конструкция спирального сверла со стеблем из трубчатой заготовки разработана на челябинском «Станкостроительном заводе № 78 имени Серго Орджоникидзе» (теперь — Открытое акционерное общество «Федеральный научно-производственный центр «Станкомаш»). Трубчатые спиральные сверла могут изготовляться цельными из быстрорежущей стали и оснащенными твердосплавными пластинками или коронками (рис. 4.9). По конструкции они близки к спиральным сверлам с винтовыми канавками для подвода СОЖ.

Для производительного сверления должен быть решен вопрос о надежном удалении стружки. Это особенно важно при сверлении глубоких отверстий. Под глубоким сверлением понимается сверление отверстий на глубину, превышающую диаметр сверла в 5 раз и более. Некоторые сверла для глубокого сплошного сверления приведены в табл. 4.2.

Сверла для глубокого сверления

Назначение, тип и основные размеры

Сверла спиральные конструкции Куйбышевского государственного технического университета (НПИЛ): d = 10. 40 мм; k = (0,3. 0,5)г/; глубина сверления до 10d

Окончание табл. 4.4

Назначение, тип и основные размеры

Тип 3 — насадные, мм:

D = 34. 63 мм; L — 40. 50; d= 10. 22

Тип 4 — со сменной направляющей цапфой и хвостовиком под штифтовой замок, мм: D = 11. 63; L = 60. 110;

Основные типы и размеры конических зенковок

Назначение, тип и основные размеры

Тип 2 — зенковки центровочные для центровых отверстий 60° без предохранительного конуса, мм: d = 2,0. 6,3;

Тип 3 — зенковки центровочные для центровых отверстий 60° с предохранительным конусом 120°, мм: d = 0,8. 6,3;

L = 35,5. .71; / = 0,82. 6,5

Тип 5 — зенковки для центровых отверстий 60° с коническим хвостовиком, мм:

D = 16. 63; L = 110. 120; d₀ = 3. 12; d= 14. 40; / = 30. 65; конус Морзе № 1-4

120° Конус Морзе

Для отделочной (окончательной) обработки отверстий после предварительной обработки отверстия зенкером, расточным резцом или сверлом применяют развертки, которые могут быть использованы в качестве чистового или чернового инструмента. В зависимости от технологических требований при помощи разверток можно получить отверстия с широким диапазоном допусков от квалитета точности 10 до квалитета точности 6 и шероховатости обработанной поверхности Rz = 2,5. 0,1 мкм.

Основное отличие развертки от сверла и зенкера состоит в том, что развертка только исправляет форму и размеры отверстия, а направление его оси, как правило, не может исправить. Развертки имеют рабочую часть, состоящую из режущей и калибрующей частей, шейки и хвостовика (рис. 4.11). Конструктивное оформление хвостовой части машинной развертки аналогично зенкерам.

Рис. 4.11. Конструктивные элементы хвостовой развертки

Диаметр развертки — важнейший конструктивный элемент. При его выборе необходимо учитывать разбивку, так как отверстие, получаемое после развертывания, почти всегда несколько больше самой развертки; запас на износ, по причине того, что развертка изнашивается по диаметру от трения о стенки обрабатываемого отверстия; допуски на изготовление самой развертки. Поскольку размер развертки является основным конструктивным элементом, обеспечивающим точность обработки, режущие кромки, расположенные на диаметре калибрующей части, должны быть острыми и не иметь зазубрин, вмятин и других дефектов, которые могут появиться при транспортировке разверток.

Длина развертки зависит от глубины развертываемого отверстия и метода крепления развертки. Если развертка имеет направляющую часть, то в общую длину развертки, кроме рабочей, входит длина направляющей части. Длину рабочей части развертки рекомендуется принимать в пределах 0,8. 3,0 от ее диаметра. Чем короче рабочая часть развертки, тем легче она режет, но зато резко ухудшается направление развертки в отверстии и увеличивается шероховатость обработанной поверхности.

Развертка, как правило, имеет большее число зубьев, чем зенкер (6. 12). Число зубьев является четным, чтобы облегчить измерение диаметра микрометром, и зависит от диаметра развертки.

Зубья развертки по окружности распределяются неравномерно. Это объясняется тем, что в процессе резания всегда возникают колебания нагрузки на зуб, вызванные неравномерной плотностью обрабатываемого материала, различными включениями в металле. Если развертка имеет постоянный окружной шаг, то между зубьями могут появиться периодически повторяющиеся увеличения нагрузки, и возникает огранка отверстия. Избежать этого явления помогает неравномерный окружной шаг зубьев.

Угол режущей части развертки 2ф (см. рис. 4.11) определяется ее назначением. От угла режущей части зависит распределение составляющих силы резания. Чем меньше угол ф, тем меньше осевая сила и легче проникновение развертки в обрабатываемое отверстие. Одновременно стружка становится более тонкой, а при обработке вязких материалов она хуже отделяется. Передний угол у зуба развертки принимают близким к 0°. В этом случае процесс резания напоминает процесс скобления, поэтому в результате по-

лучается менее шероховатая поверхность. В зависимости от условий обработки применяют развертки с положительными и отрицательными передними углами.

Задний угол а развертки также принимают небольшим для сохранения прочности режущей кромки. На режущей части зуб развертки затачивают остро (без фаски), на калибрующей части оставляют цилиндрическую ленточку, ширина которой зависит от диаметра развертки. Назначение ленточки у развертки то же, что и у сверла и зенкера, однако наряду с этим она выглаживает обработанную поверхность и снижает ее шероховатость.

Калибрующую часть развертки выполняют с обратной конусностью. Для ручных разверток ее рекомендуется принимать 0,010. 0,015 мм на 100 мм длины, для машинных разверток с жестким креплением — 0,04. 0,06 мм, для машинных разверток с качающимися патронами — 0,06. 0,08 мм на 100 мм. Изменение значения обратной конусности обусловлено тем, что ручная развертка работает с небольшой скоростью резания и сравнительно мало разбивает отверстие, направляясь строго по обработанному отверстию. При работе машинных разверток разбивание отверстия калибрующей частью, прилегающей к шейке развертки, значительно больше, поэтому обратная конусность у них должна быть больше.

Для получения правильного отверстия применяют качающиеся или плавающие оправки, патроны для установки в них разверток. Вследствие шарнирного крепления развертка может перемещаться в различных направлениях и самоустанавливаться по подготовленному отверстию.

Основные типы и размеры цилиндрических разверток, выпускаемых централизованно, даны в табл. 4.6.

На распределение сил при развертывании, а также на точность и качество обработанных отверстий значительное влияние оказывают качество заточки отдельных зубьев и точность относительного положения режущих кромок. Биение режущих кромок относительно оси не должно превышать значений, приведенных в табл. 4.7.

Техническими условиями устанавливается также биение калибрующей части разверток. Радиальное биение зубьев, измеренное в начале калибрующей части по отношению к оси развертки, не должно превышать значений, указанных в табл. 4.8.

Основные типы и размеры цилиндрических разверток