Технология развертывания отверстий, типы разверток
Развертка по металлу применяется для чистовой обработки цилиндрических отверстий небольших диаметров. Точность и показатель шероховатости развертывания выше, чем при применении другого лезвийного инструмента, поэтому развертки используются при финишной обработке после сверления, рассверливания, зенкерования или расточки. Типичная развертка — это многолезвийный инструмент с фиксированными или регулируемыми режущими поверхностями и цилиндрическим или коническим хвостовиком. Развертывание выполняется с малым припуском и на небольших скоростях, поэтому его выполнение не требует наличия у оборудования регулируемого усилия резания. У этой операции, как правило, отсутствует проблема стружкоотвода, т. к. при этом из-за наличия большого количества лезвий срезается очень тонкая стружка. У цельнометаллических изделий геометрические параметры обеспечиваются высокой точностью заточки рабочих поверхностей, а у сборных регулируемых разверток — прецизионными механическими устройствами выставления сменных пластин. Развертывание может выполняться на станках токарной и сверлильно-фрезерной групп. Главным требованием к этому виду обработки является высокая точность соосности инструмента и развертываемого отверстия.
Оглавление
Сущность и принцип обработки развертыванием
По своим рабочим движениям развертывание отверстий подобно операциям с использованием сверл и зенкеров. Даже внешне многие виды разверток (кроме регулируемых) похожи на сверла или зенкеры, хотя имеют канавки меньшей глубины и более пологий угол режущей кромки. Их главное функциональное отличие — это высокие точность и качество обработки с квалитетом до 6 и шероховатостью Ra от 0.5 до 2 мкм. Такие показатели обеспечиваются небольшими припусками (от 0.05 до 0.5 мм) и малой глубиной резания, а также жесткостью конструкции. Развертывание цилиндрических поверхностей производится с небольшими скоростями резания: цельнометаллическим инструментом — 5÷15 м/мин., регулируемым с твердосплавными пластинами — до 40 м/мин. Как правило, развертки имеют прямые режущие кромки, но для развертывания отверстий в вязких материалах применяют специальный вид со спиральными зубьями. На фото ниже две режущие части: справа — со спиральными зубьями, слева — с прямыми.
Основные элементы конструкции
И цельнометаллическая, и регулируемая развертки включают в себя три базовых конструктивных компонента: рабочую часть, шейку и хвостовик. Первая предназначена для формирования отверстия с заданной геометрией и профилем и геометрией, а с помощью хвостовика передается усилие вращения, которое может быть ручным или машинным (см. рис. ниже).
На рабочей части находятся режущие лезвия, которые могут быть прямыми или спиральными. Между собой они разделены канавками. Их количество всегда четное и может варьироваться от 6 до 16. Рабочая часть включает в себя следующие элементы: заборную (режущую) часть с конусным уклоном и калибрующую с обратным конусом. Сразу за ней находится шейка, которая необходима для выхода шлифовального инструмента после окончания затачивания развертки (у регулируемых ее нет). Хвостовик у ручного варианта оканчивается квадратной головкой для насадки воротка, а у машинного выполнен в форме конуса или цилиндра. Рабочая часть у машинных разверток в несколько раз короче, чем у ручных, поэтому при резании к ним необходимо прилагать гораздо большее регулируемое усилие.
В процессе развертывания лезвия и пластины тупятся и теряют как режущие свойства, так и заданный размер. Поэтому при массовом производстве обычно используют сборные регулируемые изделия. В этом случае их острота восстанавливается заменой вставных твердосплавных пластин, а размер настраивается с помощью регулируемого по диаметру корпуса или путем выдвижения с пластин посредством резьбового механизма. На фото ниже — настройка регулируемой развертки.
Принцип действия разверток
Развертывание отверстия производится либо сразу после сверления, либо после рассверливания или зенкерования. Диаметр применяемой развертки, измеренный по кромкам противоположных лезвий (или кромок пластин у регулируемого варианта), должен точно соответствовать заданному диаметру отверстия после обработки. Цельнометаллический инструмент доводят до точного размера на специальных заточных станках, а регулируемый выставляют с помощью встроенных механических систем и измерительных инструментов.
При подаче внутрь отверстия развертка начинает работать входным конусом режущей части (у регулируемых — передними кромками сменных пластин), удаляя по мере продвижения основную часть припуска. А доведение отверстия до заданного диаметра и чистоты поверхности осуществляет следующая за ней калибрующая часть. На ее заднем конце находится обратный конус — небольшой участок лезвий, скошенный в сторону хвостовика с отклонением по высоте на несколько десятых миллиметра. Он необходим для того, чтобы при выходе из отверстия задняя часть лезвий не повредила обработанную поверхность. С этими же целями у регулируемого инструмента задняя часть сменных пластин выполнена с небольшим скосом назад. Развертка коническая работает при более тяжелых условиях резания, поэтому у нее для ломки и отвода стружки по всей длине лезвия делаются поперечные пазы.
Вращающее усилие передается через хвостовик, на конце которого у ручных разверток находится квадратная головка под вороток, а у машинных — конусное или цилиндрическое окончание. Современный цельнометаллический и регулируемый инструмент для развертывания отверстий, как правило, имеет модульную конструкцию, при которой рабочая часть может использоваться с державками различного типа. На видео ниже: развертывание трубы из нержавейки на токарном станке под ствол ракетницы.
Основные виды разверток по металлу
Классификация разверток осуществляется по различным конструктивным, технологическим и функциональным признакам. Среди них основные:
- по конструктивным особенностям (цельнометаллические, сборные, регулируемые и прочие);
- по типу обработки (цилиндрические и конические);
- по методу создания усилия (приводные и ручные);
- по классу обработки (черновые и чистовые);
- по форме режущей поверхности (цилиндрические и конические).
Кроме того, существуют специальные типы разверток (как цельных, так и регулируемых), которые предназначены только для определенных технологических операций (ступенчатые, котельные и прочие). В последнее время ведущие мировые производители выпускают системы сборного модульного инструмента для машинной обработки, в котором различные державки могут соединяться в разных вариантах как с цельными, так и с регулируемыми режущими частями. Готовая сборка может классифицироваться по способу ее использования.
Ручные приспособления
В отличие от машинной ручная развертка изготавливается с неравномерным распределением лезвий по окружности. Такая асимметрия зубьев делается для того, чтобы при следующем повороте ручного воротка режущая кромка не попадала на то же самое место, т. к. в этом случае неизбежно образование волнистой поверхности. Заборная часть ручного инструмента имеет более пологий уклон: не более 2º, что облегчает работу, т. к. для его врезания требуется меньшее усилие. А его регулируемая длина обеспечивается набором удлинителей с квадратным выступом для воротка.
Ручные регулируемые развертки в основном применяют при выполнении ремонтных работ в местах установки оборудования. Существует два основных способа регулировки: изменение диаметра корпуса путем разжима и перемещение режущих кромок. Развертка разжимная имеет прорези вдоль лезвий и конусное отверстие внутри корпуса, в котором находится шарик. Регулируемое увеличение диаметра происходит при перемещении шарика под воздействием настроечного винта в осевом направлении. При использовании регулируемых сменных пластин настройка точного размера производится с помощью механизма, позволяющего приподнимать их кромки над поверхностью корпуса.
Машинные развертки
Развертка машинная всегда имеет четное количество режущих лезвий (у регулируемого инструмента — сменных пластин), равномерно распределенных по периметру корпуса. От их количества напрямую зависит уровень обработки: чем больше лезвий, тем выше геометрическая точность и класс шероховатости. Из-за отсутствия ограничений на мощность привода такой инструмент имеет короткую заборную часть с крутыми углами передних кромок (до 45º). Для совместимости с посадочными конусами шпинделей станков и стандартных оправок большинство машинных разверток изготавливается с коническим хвостовиком. Для регулируемого увеличения диаметра в них используются такие же механизмы, как и в ручных. Этот инструмент является универсальным, поэтому с одинаковым успехом применяется на токарных, сверлильных и фрезерных станках.
Особенности машинного развертывания
Развертывание не в состоянии исправить ошибок и погрешностей позиционирования отверстия, т. к. выполняется с минимальными припусками. Кроме того, при машинной развертке отверстий одной из основных проблем является сохранение в процессе работы концентричности оси инструмента и обрабатываемого отверстия, а также компенсация биений шпинделя оборудования. Для устранения этих негативных факторов служат шарнирные (качающиеся) оправки. Конструктивно этот вид приспособлений состоит из двух частей: корпуса оправки, фиксируемой в шпинделе станка стандартным способом, и регулируемой державки, упирающей в шарик, зажатый между ней и днищем корпуса оправки. При обработке такая конструкция автоматически компенсирует осевые отклонения и биения шпинделя станка. По сравнению с ручным машинное развертывание производится на более высоких скоростях, поэтому требует применения СОЖ, которая подается в зону резания по канавкам вдоль лезвий или по внутренним каналам. На фото ниже – развертывание в качающемся патроне.
Алмазная развертка обеспечивает тот же класс обработки, что и инструмент для хонингования. Чем же тогда они отличаются и в каких случаях их применяют? Если кто-нибудь знает ответ на этот вопрос, поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях.
