Кафедра «Общетехнических дисциплин» Курс «Теория резания металлов» Лекция 12 ЗЕНКЕРОВАНИЕ И РАЗВЕРТЫВАНИЕ 1
Учебные вопросы: • 1. Особенности зенкерования и развертывания • 2. Износ и стойкость зенкеров и разверток. Скорость резания • 3. Силы резания, крутящий момент и мощность при зенкеровании и развертывании • 4. Назначение режимов резания при зенкеровании и развертывании • 5. Типы, конструктивные элементы и геометрические параметры зенкеров и разверток • 6. Совершенствование конструкций зенкеров и разверток • 7. Обработка отверстий комбинированными инструментами
ЛИТЕРАТУРА: 1. Солоненко В. Г. Резание металлов и режущие инструменты: Учеб. пособие для вузов/В. Г. Солоненко, А. А. Рьгжкин. — 2 -е изд. , стер. — M: Высш. шк. , 2008. — 414 с: ил с. 180 -198 2. Аршинов В. А. , Алексеев Г. А. Резание металлов и режущие инструмент. Изд 3 -е, пераб. и доп. Учебник для машиностроительных техникумов. М. : Машиностроение, 1976. с. 220 -227 3
1. ОСОБЕННОСТИ ЗЕНКЕРОВАНИЯ И РАЗВЕРТЫВАНИЯ Зенкерование применяют для обработки предварительно просверленных, прошитых или отлитых отверстий с целью повышения их точности и снижения шероховатости. Рис. 6. 49. Схема зенкерования По сравнению со сверлом зенкер имеет большее (обычно 3. . . 4) количество режущих зубьев, а следовательно, и направляющих ленточек. Он обладает большей жесткостью и не имеет поперечной режущей кромки, в связи с чем уменьшается разбивка обработанного отверстия и увод его оси. Величина припуска под зенкерование, равная глубине резания t, лежит в пределах 1. . . 4 мм на диаметр. 4
продолжение 1 вопроса Развертывание является окончательной операцией при обработке отверстий, прошедших предварительную обработку сверлом, резцом или зенкером. Основными отличительными особенностями конструктивных и геометрических параметров разверток являются: большое количество режущих зубьев и направляющих ленточек (> 6), длинная калибрующая часть с цилиндрическим участком и углом α 1 = 0, малая величина заборного конуса и другие, что позволяет получать развертыванием отверстия 8 -го квалитета точности и шероховатость обработанной поверхности Ra = 0, 16. . . 0, 32 мкм. Припуск на развертывание обычно не превышает 0, 4. . . 0, 5 мм на диаметр. Схема развертывания аналогична схеме зенкерования. 5
2. ИЗНОС И СТОЙКОСТЬ ЗЕНКЕРОВ И РАЗВЕРТОК. СКОРОСТЬ РЕЗАНИЯ Зенкеры в основном изнашиваются по задним поверхностям зубьев и уголкам. Допустимый износ по задним поверхностям зубьев для зенкеров из инструментальных сталей при обработке сталей составляет hз= 0, 5. . . 1, 2 мм, а при обработке чугунов износ по уголкам hу = 0, 8. . . 1, 5 мм. Для зенкеров, оснащенных твердым сплавом, при обработке незакаленной стали с охлаждением и чугуна с охлаждением и без охлаждения допустимый износ составляет hз = 1, 0. . . 1, 6 мм, а при обработке закаленной стали hз= 0, 7 мм. Период стойкости зенкеров находится в пределах 15. . . 80 мин. Верхние значения стойкости принимаются для зенкеров большего диаметра, а низшие — для меньших диаметров. Скорость резания (м/мин) определяют так: Для твердосплавных зенкеров диаметрами 20. . . 80 мм скорость резания в зависимости от свойств обрабатываемого материала, глубины резания и подачи находится в пределах: при обработке незакаленных сталей с охлаждением 40. . . 50 м/мин, а чугунов без охлаждения 50 -175 м/мин 6
продолжение 2 вопроса Вопрос о стойкости разверток связан с уменьшением точности обработки вследствие потери размера диаметра зубьев развертки в результате их износа и разбивки отверстия. Разбивкой отверстия называется разница между фактическим диаметром развертки и диаметром развернутого отверстия. По мере затупления зубьев развертки, а также при развертывании всухую величина разбивки увеличивается. Поскольку развертка срезает слои металла малой толщины, она изнашивается чаще всего по задним поверхностям. Средний период стойкости разверток, соответствующий технологическому критерию износа, колеблется в пределах 18. . . 84 мин при обработке сталей и 36. . . 150 мин при обработке чугунов. Развертки больших диаметров имеют период стойкости больший, чем малых. Скорость резания определяется по той же формуле, что и при зенкеровании. Значения коэффициента Cv и показателей степени при D, Т, t и S приведены в нормативах режимов резания и в справочниках Для твердосплавных разверток диаметрами 10. . . 80 мм скорость резания в зависимости от свойств обрабатываемого материала, глубины резания и подачи находится в пределах: при обработке незакаленных сталей с охлаждением 11. . . 110 м/мин, а чугунов без охлаждения 10. . . 18 м/мин. 7
3. СИЛЫ РЕЗАНИЯ, КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ И МОЩНОСТЬ ПРИ ЗЕНКЕРОВАНИИ И РАЗВЕРТЫВАНИИ Силу, действующую на главную режущую кромку зуба зенкера, можно разложить, так же как и при сверлении, на составляющие силы Pz, Ру, Рх. Тангенциальные силы Pz создают крутящий момент Мкр, преодолеваемый механизмом главного движения станка. Силы Рх, действующие вдоль оси зенкера, создают осевую силу Рос. Радиальные силы Ру при четном числе зубьев взаимно уравновешиваются. Величины крутящего момента (Н • м), осевой силы (Н) и эффективной мощности (к. Вт) определяют по формулам: 8
продолжение 3 вопроса Силы резания при развертывании невелики ввиду снятия малых сечений стружки. Приближенно силу P'z можно подсчитать, рассматривая каждый зуб развертки как резец. С учетом формулы для токарных резцов суммарная сила где P'z — сила, действующая на один зуб развертки, подсчитанная по формуле для токарных резцов, Н; Z—число зубьев развертки. Крутящий момент (Н • м) определяют так: Значения коэффициентов и показателей степеней приводятся в нормативах режимов резания и справочниках 9
4. НАЗНАЧЕНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ЗЕНКЕРОВАНИИ И РАЗВЕРТЫВАНИИ Наивыгоднейшие режимы резания при зенкеровании назначают в таком порядке. 1. Выбирают геометрические параметры зенкера и материал его режущей части. 2. Определяют глубину резания, которая обычно равна величине припуска на сторону. 3. Находят подачу. Зенкерование производится с большими подачами на один оборот, чем при сверлении. Величина подачи назначается с учетом диаметра зенкера, свойств обрабатываемого материала, условий зенкерования, требований к точности и шероховатости обработанного отверстия, жесткости станка. Выбранная подача корректируется по паспортным данным станка. 4. По известным значениям глубины резания и подачи, задавшись периодом стойкости, определяют скорость 10 резания, допускаемую режущими свойствами зенкера.
продолжение 4 вопроса 5. По найденной скорости резания подсчитывают частоту вращения шпинделя, которая корректируется по кинематическим данным станка. По скорректированной частоте вращения находится действительная скорость резания. 6. Определяют Мкр и N 3 и сравнивают с паспортными данными этих параметров станка. Если расчетные значения Мкр и N 3 превышают крутящий момент и мощность на шпинделе станка, необходимо снизить режимы резания. При этом в первую очередь следует уменьшить скорость резания, а затем подачу. Прочность механизма подачи станка обычно не проверяется, так как осевая сила при зенкеровании не достигает больших значений. 11
продолжение 4 вопроса Назначение режимов резания при развертывании производится в той же последовательности, что и при зенкеровании, и в основном сводится к следующему. 1. Производят выбор материала режущей части развертки и ее геометрических параметров в зависимости от свойств обрабатываемого материала и условий резания (глухое или сквозное отверстие), требуемой шероховатости обработанной поверхности и т. д. 2. Глубину резания принимают равной припуску на сторону. При чистовом развертывании величина припуска должна быть минимальной, но не меньше радиуса округления зуба развертки. 3. Определяют подачу. Ее величина зависит от диаметра и материала режущей части развертки, свойств обрабатываемого материала, заданных квалитета точности и шероховатости обработанного 12 отверстия.
продолжение 4 вопроса 4. По известным значениям t и S, задавшись периодом стойкости, находят скорость резания и частоту вращения. Найденные подача и частота вращения корректируются по станку. Прочность механизма подачи и мощность станка обычно не лимитируют установленный режим резания, так как осевая сила и мощность, потребная на резание, не достигают больших значений. 5. Машинное время при обработке зенкером или разверткой сквозного отверстия подсчитывают по аналогии с рассверливанием Где l 1 =(D-d/2)ctgφ; l 2 = 1. . . 3 мм при зенкеровании и l 2 = (0, 2. . . 0, 5) lк при развертывании; lк — длина калибрующей части развертки. 13
5. ТИПЫ, КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЗЕНКЕРОВ И РАЗВЕРТОК Зенкеры. Различают следующие типы зенкеров: хвостовые (рис. 6. 50), насадные цельные (рис. 6. 51) и насадные сборные (рис. 6. 52). Рис. 6. 50. Хвостовой зенкер Рис. 6. 51. Геометрические параметры насадного цельного зенкера из быстрорежущей стали Рис. 6. 52. Геометрические параметры и конструктивные элементы насадных сборных зенкеров, оснащенных твердым сплавом 14 с креплением рифлениями (тип I) и рифлениями и клином (тип II)
продолжение 5 вопроса 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 мате риала, материала режущей части зенкера. Величина этого угла составляет обычно 0. . 150. Рис. 6. 50. Хвостовой зенкер 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, 15 чем для вязких.
продолжение 5 вопроса Рис. 6. 50. Хвостовой зенкер Рис. 6. 53. Переходная режущая кромка 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 φо = 0, 5φ (рис. 6. 53) имеет длину до 1 мм. Зависимость между углами ω и γ выражается формулой 16
продолжение 5 вопроса В целях устранения вибраций при работе зенкера в радиальном направлении производят его кольцевую заточку (рис. 6. 54). Диаметр D 1 режущих кромок 1 и 2 на кольцевой заточке на 0, 4. . . 0, 8 мм меньше Рис. 6. 54. Зенкер с кольцевой заточкой наружного диаметра зенкера D. 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 Рис. 6. 55. Ротационный зенкер игольчатых подшипниках или двустороннего резания: а— конструктивные элементы; б— подшипниках скольжения под параметры установки режущей части углом к = 15. . . 30° к оси 17 обрабатываемого отверстия.
продолжение 5 вопроса 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, Рис. 6. 57. Два типа сборных цилиндрических разверток 18 Рис. 6. 56. Хвостовая развертка
продолжение 5 вопроса Кроме того, изготавливают насадные развертки (рис. 6. 59), цельные и хвостовые с напаянными пластинами из твердого сплава (рис. 6. 60), развертки с кольцевой ступенчатой заточкой (рис. 6. 61) Рис. 6. 59. Конструктивные и геометрические элементы насадной твердосплавной развертки 19 Рис. 6. 60. Развертка твердосплавная монолитная Рис. 6. 61. Развертка с кольцевой заточкой
продолжение 5 вопроса Развертки разжимные (рис. 6. 62) позволяют регулировать их диаметр. Конические развертки (рис. 6. 63) работают в более тяжелых условиях, чем цилиндрические. Котельные развертки (рис. 6. 64) применяют для обработки отверстий под заклепки в наложенных друг на друга металлических листах. Рис. 6. 62. Разжимная развертка Рис. 6. 63. Развертки под конус Морзе 20 Рис. 6. 64. Котельная развертка
6. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ЗЕНКЕРОВ И РАЗВЕРТОК Основными направлениями совершенствования конструкций зенкеров и разверток являются: 1)более широкое применение твердосплавного РИ с одновре менным повышением его точности по радиальному биению направляющей его части (ленточек), заборного конуса относительно оси посадочного места, обязательная доводка и т. д. ; 2) применение двухлезвийных плавающих разверток с микрометрическим регулированием, обеспечивающим настройку на размер сточностью до 0, 01 мм на диаметр, а также многозубых регулируемых разверток диаметром свыше 10 мм, оснащенных твердым сплавом, позволяющих регулировать размер в пределах до 0, 2. . . 0, 3 мм; 3) расширение применения однолезвийных разверток диаметром 10. . . 18 мм для обработки особо точных отверстий по геометрической форме и прямолинейности образующей, а также дисковых разверток при обработке отверстий больших диаметров с уменьшенной длиной рабочей части и увеличенными ленточками на направляющей части. 27
7. ОБРАБОТКА ОТВЕРСТИЙ КОМБИНИРОВАННЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ Комбинированные РИ разделяют на две группы: инструменты для обработки предварительно обработанных отверстий и инструменты для обработки отверстий в сплошном материале. РИ обеих групп классифицируют так: -по профилю обработанных отверстий; -по типу комбинирования — однотипные, разнотипные; -по способу комбинирования режущих зубьев — с профильны ми зубьями; с зубьями, расположенными по отдельным ступеням; с чередующимися и сменными зубьями; -цельные, разъемные; -насадные, хвостовые; -по характеру работы ступеней — с последовательной работой, с одновременной работой, с частичным совмещением переходов обработки; -по способу направления — по кондукторным втулкам, по 28 предварительно обработанному отверстию.
продолжение 7 вопроса В зависимости от назначения и формы отверстий комбинированные РИ, составленные из сверл, зенкеров, разверток, метчиков, разделяют на инструменты для обработки одного отверстия; для обработки нескольких отверстий «в линию» ; для черновой и чистовой обработки; для обработки отверстий и плоскостей. Конструкции комбинированных РИ зависят от формы и размеров отверстий, расположения и количества отверстий при обработке «в линию» , припусков на обработку, требуемых точности и шероховатости. При эксплуатации комбинированных РИ режимы резания (скорость резания и подача) назначают, ориентируясь на тот инструмент, который предназначен для окончательной обработки (например, для инструмента «сверло-развертка» — по развертке). 29
продолжение 7 вопроса На рис. 6. 66 в качестве примера показаны некоторые конструкции комбинированных РИ. Рис. 6. 66. Комбинирование РИ для обработки отверстий: а — сверло-зенкер; б — сверло-развертка; в — сверло-метчик; г — трехступенчатый зенкер 30
Конец лекции!!! 31
Скачать презентацию Кафедра «Общетехнических дисциплин» Курс «Теория резания металлов» Лекция
Зенкер.ppt