А - ручная; б - машинная; в - насадная; г - сборная
Рис. 28. Основные формы профиля поперечного сечения зенкеров
Рис.27. Зенкер с коническим хвостовиком
Tg l = tg l1 sin j.
Рис. 26. Геометрические параметры режущей части зенкера
Рис. 25. Кольцевые сверла: а - с механическим креплением режущих и направляющих пластин; б - для неглубоких отверстий, оснащенные СМП; в - оснащенные СМП головки одностороннего резания с внутренним отводом стружки для сверления глубоких отверстий
9.КОНСТРУКЦИИ, ТИПЫ, РАЗМЕРЫ ЗЕНКЕРОВ
Зенкep – многолезвийный режущий инструмент, предназначенный для предварительной или окончательной обработки просверленных, штампованных или отлитых отверстий; зенковки - многолезвийный режущий инструмент, предназначенный для образования конических переходных участков отверстий; зенковки с направляющей цапфой - многолезвийные инструменты, предназначенные для обработки цилиндрических углублений и подрезки их глухого торца; зенкеры с торцовыми зубьями - инструменты, применяемые для зачистки торцовых поверхностей.
Зенкеры предназначены для предварительной (зенкер № 1) или окончательной обработки отверстий с допуском Н11 (зенкер № 2) в деталях из чугуна и стали.
Основными конструктивными элементами зенкера являются рабочая (режущая и калибрующая) часть и корпус с элементами крепления.
Рабочая (режущая и калибрующая) часть выполняет работу по съему припуска, зачистке поверхностей отверстий и их калибровке до требуемого размера и качества; управляет потоком стружки, направляет зенкеры при работе и характеризуется, прежде всего, инструментальным материалом, из которого она выполнена.
Материалом режущей и калибрующей частей цельных и насадных зенкеров (ГОСТ 12489-71 и ГОСТ 5.653-70) служат: быстрорежущая сталь марки Р6М5 или другие стали, твердостью HRC 61-64 (для зенкеров диаметром до 16 мм) или HRC 62-65 (для зенкеров диаметром свыше 16 мм); при применении в качестве инструментального материала быстрорежущих сталей с ванадием (свыше 3%) и кобальтом (свыше 5%) твердость должна быть повышена на 1-2 ед. HRC. Материалом режущей и калибрующей частей зенкеров (ГОСТ 3231-71) служат пластинки из твердых сплавов марок ВК6, ВК8, ВК6М, ВК8В, Т5КЮ, Т14К8, Т15К6 по ГОСТ 3882-74, форма и размеры которых установлены ГОСТ 2209-69, химический состав, физико-механические свойства - ГОСТ 4872-75.
Режущая часть обеспечивает съем основной массы материала, формирует и направляет поток стружки, а при обработке глухих отверстий обеспечивает подрезку дна отверстия. Она характеризуется кроме инструментального материала и его твердости следующими параметрами: передним g и задним a углами режущего клина; углом j, играющим роль главного угла в плане; углом наклона главной режущей кромки l; формой, размерами и взаимным расположением режущих кромок отдельных зубьев, а также качеством их заточки.
а) б)
Передний угол режущей части gN (рис. 26, а) задается в плоскости, нормальной к проекции режущей кромки на основную плоскость. Обычно угол gN принимается равным: у зенкеров, применяемых для обработки конструкционных малоуглеродистых сталей, 15…20°, для обработки углеродистых и легированных сталей средней твердости 8..12°, для обработки чугуна средней твердости 6-10°, для обработки сталей и чугунов повышенной твердости 0…5°, для обработки легких сплавов и цветных металлов 25…30°.
Задний угол режущей части aN в плоскости нормальной проекции режущей кромки принимается равным 6…10°, а сама задняя поверхность, как правило, затачивается по одной или двум плоскостям.
Главный угол в плане j оказывает прямое влияние на размеры поперечного сечения срезаемого слоя, а следовательно, на возникающие при резании силы, в том числе и на величину осевой составляющей силы резания. Угол j обычно принимается равным 60°, но для увеличения стойкости иногда целесообразно образовать дополнительную переходную кромку под углом j = 30° (рис. 26, б). В стандартных конструкциях ее выполняют на зенкерах, оснащенных твердым сплавом группы ТК. При обработке глухих отверстий угол j зенкеров может быть увеличен до 90°.
Угол наклона режущей кромки l (на рис. 26 вместо него изображен угол l1) влияет на направление схода стружки. При отрицательном значении угла l1 стружка будет перемещаться в направлении подачи (если движение подачи сообщается зенкеру), при положительном значении l1 стружка направляется в сторону нерабочей части зенкера, против подачи. Положительные значения угла l1 могут рекомендоваться для зенкеров обрабатывающих глухие отверстия.
При рассмотрении углов режущей части необходимо отметить, что углы g и l1 по длине режущей кромки переменны, угол aN при заточке задней поверхности по плоскости постоянен, а при других способах заточки также изменяется вдоль режущей кромки.
Стандартные зенкеры выпускаются со следующими значениями углов: aN = 6-8° ± 2°; l1 = 0 -для зенкеров из быстрорежущих сталей и l1 > 0 для твердосплавных зенкеров. Обычно в стандартах и нормалях угол g не указывается. Он может быть рассчитан через угол наклона стружечных канавок w, который равен переднему углу в цилиндрическом сечении go и переменен по длине режущей кромки. Для расчета необходимо также уточнить значения l, так как на чертежах, в стандартах и нормалях обычно приводится не сам угол наклона режущей кромки l1, а угол наклона проекции режущей кромки l1, связанный с углом lзависимостью
Вычислив угол l и зная угол gо = w в каждой точке режущей кромки, можно определить и значения переднего угла в этой точке по формуле:
Длина режущей части l1 (см. рис.26,а и рис.27) в зависимости от диаметров обработанного и исходного отверстия может быть определена из выражения l1 = (1,5¸2) t ctgj, а величина D из выражения D = (0,5¸1,0) t, где t - половина припуска на обработку или глубина резания, вычисляемая по формуле:
t = (d-dотв)/2
где d - диаметр зенкера, равный диаметру обрабатываемого отверстия;
dотв - диаметр исходного отверстия.
Значения припусков на обработку зенкерами 2t выбирают в зависимости от диаметра отверстий.
0бычно припуск составляет 2t = (0,10¸0,22) d.
Шероховатость поверхностей режущей части зенкеров не должна превышать соответственно Rz = 6,3 мкм и Rz = 3,2 мкм на передних и задних поверхностях зенкеров из быстрорежущих сталей и Rz= 1,6 мкм на передних и задних поверхностях зенкеров, оснащенных пластинками из твердого сплава.
Зенкеры являются многозубым инструментом, их работоспособность и качество обработанных отверстий в значительной степени определяются идентичностью геометрических параметров и точностью взаимного расположения режущих кромок каждого зуба режущей части. Поэтому биение главных режущих кромок зенкеров не должно превышать 0,040 мм для зенкеров диаметром до 18 мм, 0,05 мм – для зенкеров диаметром 18…30 мм и 0,063 – для зенкеров диаметром свыше 30 мм.
Калибрующая часть зенкера служит для направления зенкера при работе, получения необходимой точности и качества поверхности обрабатываемого отверстия. Диаметр калибрующей части переменный: в начале, в месте сопряжения с режущей частью, он равен номинальному, а затем уменьшается по направлению к хвостовику на 0,04…0,08 мм на каждые 100 мм длины (для зенкеров диаметром до 18 мм) или 0,05…0,1 мм на каждые 100 мм длины (для зенкеров диаметром свыше 18 мм). Зенкер с коническим хвостовиком и профиль его поперечного сечения приведены на рис.27.
Режущая часть калибрующего зуба ограничена передней поверхностью, расположенной под углом g, и цилиндрической поверхностью диаметром d на участке, ограниченном шириной ленточки f. Угол g для стандартных быстрорежущих зенкеров принимается равным 5…7°, а для зенкеров, оснащенных пластинками из твердого сплава, он выполняется равным 0…6°. Ширина ленточки цилиндрического участка на зенкерах из быстрорежущей стали составляет 2…2,5 мм, а для зенкеров, оснащенных пластинками из твердого сплава, f = 0,8…1,8мм в зависимости от диаметра зенкера. в конструкциях, предназначаемых для обработки материалов, дающих стружку надлома. Зенкеры с наклонными канавками, как правило, – сборные, с механическим креплением режущих ножей и пластинок. Зенкеры с винтовыми стружечными канавками являются более распространенными. К их числу относятся и зенкеры, оснащенные пластинками из твердого сплава. Для облегчения заточки и шлифовки пластинки в этих зенкерах напаиваются в наклонных пазах, угол наклона которых на 3…5° меньше угла наклона винтовой стружечной канавки. Угол наклона канавок стандартных концевых зенкеров ω принимается равным 20°, а у насадных зенкеров – 15°. Этот угол измеряется на наружном диаметре зенкера и для цельных зенкеров определяет передний угол режущей части в цилиндрическом сечении. Для зенкеров, оснащенных пластинками из твердого сплава, угол наклона стружечных канавок обличается от переднего угла режущей части.
Последний совпадает с углом врезания пластинки и составляет 10° как для концевых, так и для насадных зенкеров.
Угол наклона стружечных канавок для точек, не лежащих на наружном диаметре, может быть определен по формуле
tgwx = dx/d tgw
где dx - диаметр, на котором определяется угол наклона канавки, мм; d - наружный диаметр зенкера, мм; w - угол наклона канавки на наружном диаметре зенкера.
Профиль поперечного сечения зенкеров определяет прочность режущего зуба и объем стружечных канавок. На рис. 9.3 приведены основные формы профилей поперечного сечения зенкеров. Профили, приведенные на рис. .9.3, а, г, характеризуются соотношениями d0 = (0,35-0,5) d, В = (0,4-0,48)· d, hл = (0,02-0,04) d. Они являются наиболее распространенными, хотя и не совсем технологичными, так как требуют раздельной обработки канавки и спинки (с образованием ленточки высотой hл). Применяются для трехзубых цельных быстрорежущих зенкеров и зенкеров, оснащенных пластинками из твердого сплава диаметром 10-50 мм.
Профили, приведенные на рис.9.3, б, в, е, характеризуются такими же соотношениями do и В, что и профиль на рис. 9.3 a, но отличаются тем, что канавка и спинка зенкера обработаны одной фасонной фрезой. Это устраняет недостатки профиля рис. 28, а.
Профиль (рис. 28, б) характеризуется, кроме того, наличием ленточки, отличается простотой изготовления, достаточным пространством для размещения стружки и применяется для трехзубых быстрорежущих зенкеров.
Профиль (рис. 28, д, ж) по основным соотношениям аналогичен профилю, приведенному на рис. 28, а, и применяется для трехзубых зенкеров, оснащенных пластинками из твердого сплава, корпуса которых не имеют ленточек.
Профиль (рис. 28, з) обычно встречается у насадных четырехзубых зенкеров, оснащенных пластинками из твердого сплава, характеризуется ломаной формой спинки и соотношениями h = (0,1…0,16).
Профиль (рис. 28, г) приведен в качестве примера профиля, в котором число стружечных канавок в два раза больше числа зубьев режущей части. Этот профиль аналогичен профилю четырехленточного сверла. Каждый зуб профиля имеет две ленточки, причем вторая ленточка каждого зуба при подточке передней (иногда и задней) грани калибрует и зачищает обрабатываемое отверстие. Профиль отличается повышенной жесткостью, хорошим направлением в кондукторных втулках и обрабатываемом отверстии и в ряде случаев позволяет получать отверстия высокой точности. (9-го, а иногда и 7-го квалитетов точности.
10.КОНСТРУКЦИИ, ТИПЫ, РАЗМЕРЫ РАЗВЕРТОК
Развертка – металлорежущий много-лезвийный инструмент, предназначенный для предварительной или окончательной обработки цилиндрических отверстий 6…11-го квалитета точности или конических отверстий с параметром шероховатости обрабатываемой поверхности Rz = 6,3…10 мкм.
Развертки имеют общие конструктивные элементы. Наиболее ответственными конструктивными элементами разверток являются: рабочая (режущая и калибрующая) часть и корпус. При развертывании с поверхности предварительно обработанного отверстия снимается припуск от нескольких сотых до 1 мм.
Рис. 29. Типы цилиндрических разверток:
Рабочая часть ручных цельных разверток изготовляется из легированной стали марки 9ХС или (в обоснованных случаях) из быстрорежущей стали. Рабочая часть машинных цельных разверток и ножи сборных разверток изготовляют из быстрорежущей стали марки Р6М5 или других марок быстрорежущих сталей, а также из твердых сплавов. Корпуса машинных цельных разверток с диаметром рабочей части 10 мм и выше – сварные: хвостовик из сталей марок 45 или 40Х приваривается к рабочей части из быстрорежущей стали. Твердость быстрорежущей рабочей части разверток HRC 61…63 (для разверток диаметром до 6 мм) или HRC 62-65 (для разверток диаметром свыше 6 мм). Твердость рабочей части разверток из быстрорежущих сталей с повышенным содержанием ванадия (более 3%) и кобальта (более 5%) должна быть выше на 1…2 ед. HRC. Твердость рабочей части разверток из стали марки 9ХС HRC 61-63 (для разверток диаметром до 8 мм) и HRC 62…64 (для разверток диаметром свыше 8 мм). Твердость корпусов сварных разверток из стали марки 40Х HRC 35…45, цельных – HRC 35…55.
Корпуса сборных разверток и разверток, оснащенных напайными пластинками из твердого сплава, выполняются из стали марки 40Х, а корпуса ножей сборных разверток – из сталей марок У7 и У8. Твердость корпусов концевых разверток на длине, не менее длины стружечных канавок, HRC 30-40, насадных разверток (на всей длине корпуса) – HRC 30…40 и корпусов разверток со вставными ножами – HRC 35-45.
Материалом рабочей части разверток машинных цельных из твердого сплава является твердый сплав марок ВК6, ВК6М, ВК8, ВК10 или из других марок группы ВК. Материал хвостовой части – сталь марки 45 или 40Х, термообработанная так, что твердость цилиндрического хвостовика на половине его длины и твердость лапки конического хвостовика должны находиться в пределах HRC 30…45.
Режущая часть разверток обеспечивает съем основного припуска обрабатываемого отверстия, определяет характер нагрузки и ее распределения при работе развертки, управляет потоком стружки. Она характеризуется углом в плане j, формой и длиной режущей части l1, передним g и задним a углами в нормальном сечении зуба, углом наклона режущей кромки l, числом зубьев и их взаимным расположением.
Форма режущей части разверток и ее геометрические параметры оказывают сильное влияние на соотношения сил резания при развертывании, на качество обработанной поверхности, насрок службы развертки. На рис.30 приведены различные наиболее распространенные формы режущей части разверток. Более простая форма, применяемая в централизованно выпускаемых машинных твердосплавных развертках, имеет угол в плане j = 45° (рис.30, а) и заточенную наостро по задней поверхности режущую часть. Эта форма достаточно универсальна и технологична, позволяет производить обработку как глухих, так и сквозных отверстий. В последнее время она часто видоизменяется путем создания ленточки на задних поверхностях зубьев режущей части. Развертки, имеющие такую форму заточки, легко перетачиваются и им при необходимости можно легко придать любую другую форму.
