Развертки по металлу

2 Конструкция инструмента для обработки отверстий

Развертка (раздвижная лепестковая, разжимная) состоит из одних и тех же конструктивных частей. Главными составляющими описываемого инструмента считаются калибрующая и режущая части, также он имеет следующие элементы:

• профиль канавки;
• углы резки;
• количество зубьев;
• зажимная часть;
• шаг и направление зубьев.

Калибрующая часть развертки раздвижной лепестковой или разжимной включает в себя такие участки – с обратной конусностью и цилиндрический. Протяженность калибрующей зоны составляет обычно 25 %, цилиндрической – 75 %. Наличие участка обратной конусности позволяет направлять инструмент, а цилиндрического – выполнять точную калибровку отверстий.

На фото – раздвижная лепестковая развертка

Режущая часть развертки разжимной и лепестковой раздвижной характеризуется углом конуса. Именно он устанавливает вид получаемой стружки. Если ведется ручная или машинная обработка отверстий в чугунных изделиях, данный угол принимается равным 3–5 градусам, машинная обработка стальных деталей – от 12 до 15 градусов. Ручная шкворневая, лепестковая раздвижная, разжимная развертка может иметь и меньший угол конуса (не более 2 %), который снижает осевую силу и делает процесс направления инструмента более простым.

Ручная развертка раздвижная (лепестковая) и развертка разжимная в большинстве случаев изготавливается с канавками прямого вида. В тех случаях, когда ведется обработка отверстий с прерывистыми поверхностями, как правило, используется ручная развертка (например, шкворневая) с винтовым зубом. Количество зубьев инструмента бывает разным, при этом учитывается их жесткость. Она становится критически малой в конструкциях с большим числом зубьев (правда, чистота и точность отверстий при таких условиях становятся более высокими).

Фото развертки для машинной обработки

Для этих же целей изготавливают ленточку (по форме она является цилиндрической) на калибрующий участок инструмента. Такая ленточка выглаживает отверстие. Чем меньше ее ширина, тем меньшей будет шероховатость поверхности и точность выполнения операции. Но при этом раздвижная лепестковая развертка (либо разжимная или шкворневая) теряет свою стойкость. В большинстве случаев ширина ленты выбирается не более 0,5 и не менее 0,08 миллиметров.

Виды брака при использовании развертки

Уменьшение диаметра получаемого отверстия при развертывании связано с критическим

износом развертки или упругой деформацией металла при обработке тонкостенных деталей.

Если часть поверхности остается не обработанной, то нужно или увеличить припуск на обработку или ранее отверстие имело биение.

Плохое качество шероховатости поверхности после обработки связано с выбранным слишком большим припуском или критическим износом развертки.

Развертка относится к инструментам для чистовой обработки предварительно просверленных или отзенкерованных отверстий. Операция позволяет получить геометрические параметры, точность размера и шероховатость поверхности высокого класса.

Развертки являются более точным инструментом, чем спиральные сверла или зенкеры. За счет точности изготовления инструмента и малого припуска, снимаемого при обработке, устраняются неточности и отклонения после предыдущей обработки.

В зависимости от типа отверстия, условий обработки, требований к качеству готовой поверхности применяются развертки разных видов и конструкций.

Назначение и принцип действия

Развертка применяется для развертывания отверстий – процесса их чистовой механической обработки после сверления или зенкерования.

Использование этого инструмента позволяет добиться высокого класса шероховатости стенок отверстия и точности их геометрии.

В зависимости от типа и характеристик ее применяют для выполнения специфических технологических задач, включая калибровку отверстий, их очистку от заусенцев на финальном этапе обработки детали.

Особенностью этого инструмента является большое количество зубьев (обычно от 6 до 16), что позволяет снимать небольшой припуск, тем самым подгоняя реальные размеры отверстия под требуемые с высокой точностью.

Что касается формы отверстий, работать разверткой можно как по цилиндру, так и подгонять конусы под различные задачи, например, под установку конусных штифтов.

Зубья инструмента снимают слой материала на доли миллиметра, обработка происходит посредством его вращения, а также одновременной продольной подачи.

Конические развертки для конусов Морзе

Наиболее широко применяемым креплением комплекта обработки металла является конус Морзе. Модели крепления подразделяются на восемь типов в зависимости от размера, уклона конуса. Хвостовая часть конуса исполняется в нескольких вариациях, обычные, резьбовые, с наличием лапки.

Развертка коническая, оснащенная лапкой закрепляется путем фиксирования со специальным пазом, предотвращающим прокручивание в шпинделе. Крепление помогает извлечь оснастку из шпинделя, прикладывая меньше усилий. Комплекты работы с металлом при резьбовом исполнении соединяются со шпинделем винтовым штоком. Резьбовые конусы способствуют надежному креплению деталей комплекта по металлу внутри станка.

Коническая развертка

Комплектация развёрток для конуса Морзе состоит из нескольких штук. Первичная заготовка детали исполняется комплектом по металлу, с углом наклона по конусу Морзе, совпадающие направления вращения и резьбы дают возможность обратить цилиндрическое в конусное отверстие. Следующий комплект работы по металлу используется с противоположным направлением резьбы для удаления стружки из металлического отверстия.

Когда нужны расчеты

Параметры рассчитываются на калькуляторе или с помощью онлайн-программ

Какую площадь должна иметь поверхность трубопровода, важно знать в следующих случаях. При расчете теплоотдачи «теплого» пола или регистра

Здесь высчитывается суммарная площадь, которая отдает помещению тепло, исходящее из теплоносителя

При расчете теплоотдачи «теплого» пола или регистра. Здесь высчитывается суммарная площадь, которая отдает помещению тепло, исходящее из теплоносителя.

Когда определяются потери тепла по пути от источника тепловой энергии к обогревательным элементам – радиаторам, конвекторам и т.д. Чтобы определить количество и размеры таких приборов, нужно знать величину калорий, которой мы должны располагать, а она выводится с учетом развертки трубы.

Для определения необходимого количества теплоизоляционного материала, антикоррозийного покрытия и краски. При строительстве магистралей протяженностью в километры, точный расчет экономит предприятию немалые средства.

При определении рационально оправданного сечения профиля, которое могло бы обеспечить максимальную проводимость водопроводной или отопительной сети.

Различия между ручными и машинными развертками

Инструмент, используемый для выполнения развертывания, как уже говорилось выше, может быть ручным или машинным. К наиболее важным параметрам, на которые ориентируются при выборе разверток, относятся тип и калибр их режущей части, количество зубьев и их направленность, углы резания и неравномерность шага расположения зубьев, а также профиль канавок и конфигурация зажимной части инструмента.

Рабочая часть ручного инструмента имеет цилиндрическую форму, режущие зубья, которые на ней располагаются, отличаются острыми гранями по всей своей длине. Выпускается такой инструмент в диапазоне диаметров 3–58 мм, с шагом, соответствующим 1 мм. Кроме того, ручные инструменты для развертывания могут выпускаться с шагом, равным 3,5; 4,5; 6,5 (вплоть до 15,5 мм). Специалисты, как правило, стараются иметь в своем распоряжении целый набор разверток, чтобы выполнять при помощи такого инструмента обработку отверстий любого диаметра.

Ручная коническая развертка

Вопрос о том, как сделать развертку отверстия при помощи ручного инструмента, как правило, не возникает. Для этого необходимо иметь в своем распоряжении не только сам инструмент, но и вороток, в котором он фиксируется посредством своего хвостовика с квадратным поперечным сечением конечной части.

Передний конец рабочей части ручных разверток – заход – отличается меньшим диаметром, чем размер поперечного сечения основной режущей части. Такая особенность конструкции нужна для того, чтобы обеспечить более легкий заход инструмента в обрабатываемое отверстие. Заметить эту разницу в диаметрах основной рабочей части и переднего конца инструмента можно даже на фото ручной развертки.

Точность геометрических параметров обрабатываемого отверстия, а также чистота формируемой поверхности зависят от того, какое количество режущих зубьев имеется на рабочей поверхности развертки. Качество выполняемой обработки будет тем выше, чем большим количеством зубьев оснащена развертка. Между тем использование инструмента с большим количеством режущих зубьев имеет и свои минусы, основной из которых заключается в том, что в таком случае затрудняется отвод стружки из зоны обработки.

Точность изготовления отверстий развертыванием

Преимущественное большинство разверток, используемых для ручной обработки, имеют режущие зубья прямой формы, но есть и модели инструментов, рабочие зубья которых расположены по винтовой линии. Применение инструмента с винтовым расположением режущих зубьев целесообразно в тех случаях, когда отверстия, которые необходимо обработать, сформированы прерывистой поверхностью по своей длине.

Задаваясь вопросом о том, как сделать развертку отверстия при помощи инструмента машинного типа, следует иметь в виду, что для этого необходимо использовать уже не вороток, а оборудование, в шпинделе которого и фиксируется с помощью своего хвостовика такой инструмент. Конусные хвостовики стандартизированы, и их геометрические параметры зависят от диаметра самой развертки.

Рабочая часть машинной развертки, оснащенной твердосплавными напаиваемыми пластинами

Для изготовления машинного инструмента, который в процессе обработки испытывает значительные механические нагрузки, используется быстрорежущий металлический сплав. Лучшим по качеству использованного металла считается машинный инструмент, сделанный еще в советские времена, но найти его в свободной продаже сегодня достаточно проблематично.

Зачем необходимы развертки регулируемого типа? Такой вопрос часто возникает у начинающих специалистов по металлообработке. При помощи такого инструмента с регулируемым диаметром рабочей части выполняют обработку отверстий, размеры поперечного сечения которых соответствуют не целому числу (допустим, 10 или 16 мм), а дробному значению. Диметр рабочей части такого инструмента изменяется достаточно просто, для этого используются обычные гаечные ключи, при помощи которых ослабляют и закручивают регулировочные гайки, специально предусмотренные в конструкции развертки.

Конструкция развёртки. Особенности

Основными конструктивными элементами развёртки являются режущая и калибрующая части, число зубьев, направление зубьев, углы резания, шаг зубьев, профиль канавки, зажимная часть.

Режущая часть.

Угол конуса φ определяет форму стружки и соотношение составляющих усилий резания. Угол φ у ручных развёрток — 1°…2°, что улучшает направление развёртки при входе и уменьшает осевую силу; у машинных при обработке стали φ = 12°…15°; при обработке хрупких материалов (чугуна) φ = 3°… 5°.

Стандартные развёртки делают с неравномерным окружным шагом с целью предупреждения появления в развёртываемом отверстии продольных рисок. Из-за неоднородности обрабатываемого материала на зубьях развёртки происходит периодическое изменение нагрузки, что ведёт к отжиму развёртки и появлению на обработанной поверхности следов в виде продольных рисок.

Калибрующая часть состоит из двух участков: цилиндрического и участка с обратной конусностью. Длина цилиндрического участка около 75 % от длины калибрующей части. Цилиндрический участок калибрует отверстие, а участок с обратной конусностью служит для направления развертки в работе. Обратная конусность уменьшает трение об обработанную поверхность и снижает разбивку. Так как при ручном развертывании разбивка меньше, то и угол обратной конусности у ручной развёртки меньше, чем у машинной. При этом цилиндрический участок у ручных развёрток может отсутствовать.

Цилиндрическая ленточка на калибрующей части калибрует и выглаживает отверстие. Уменьшение её ширины снижает стойкость развертки, однако повышает точность обработки и снижает шероховатость, так как уменьшает трение. Рекомендуемая ширина ленточки f = 0,08…0,5 мм в зависимости от диаметра развёртки.

Число зубьев z ограничивается их жёсткостью. С увеличением z улучшается направление развертки (больше направляющих ленточек), повышаются точность и чистота отверстия, но снижается жесткость зуба и ухудшается отвод стружки. Z принимается чётное — для облегчения контроля диаметра развёртки.

Канавки чаще выполняют прямыми, что упрощает изготовление и контроль. Для обработки прерывистых поверхностей целесообразно применять развёртки с винтовым зубом. Направление канавок делается противоположным направлению вращения для избежания самозатягивания и заедания развёртки.

Задний угол выполняют небольшой (5°…8°) для повышения стойкости развёртки. Режущую часть затачивают до остра, а на калибрующей делают цилиндрическую ленточку для повышения размерной стойкости и улучшения направления в работе.

Передний угол принимают равным нулю.

Устройство и характеристики

Стандартная развертка состоит из следующих частей:

• Рабочая часть – оказывает непосредственное воздействие на материал, формируется продольными зубьями.
• Переходная шейка – цилиндрическая зона инструмента, выступающая переходным звеном между предыдущей и следующей частями.
• Хвостовик – необходим для зажима инструмента в воротке, либо же патроне машинного оборудования.

Рабочая часть делится на несколько зон, сформированных гранями зубьев:

• Заборная часть, в самом начале которой находится направляющий конус. В этой зоне на каждом зубе имеется до остра заточенная режущая кромка, выбирающая материал с внутренней части отверстия.
• Калибрующая часть – отвечает за калибровку отверстия. Тут грани зубьев образуют так называемую цилиндрическую ленточку (плоскую поверхность), повышающую размерную стойкость инструмента.
• Задний конус – место примыкания зубьев к переходной шейке.

Между зубьями находятся канавки, отводящие стружку.

Они бывают прямые (встречаются чаще всего) и спиральные (винтовые, предпочтительны при работе с прерывистыми поверхностями).

В последнем случае направление винта, формируемого канавками, противоположно направлению вращения инструмента.

Так достигается устойчивость к заеданию и самозатягиванию.

Материал

При изготовлении развертки используется в основном инструментальная легированная сталь марки 9ХС, а также быстрорежущие стали P18 и P9.

Размеры

Цилиндрические ручные модели в длину достигают 80 – 360 мм, где рабочая часть занимает 40 – 190 мм.

Диаметр инструмента находится в пределах 3-50 мм, а длина режущей части составляет 4 – 10 диаметров.

Величина переднего угла от 5° до 10°, а заднего от 5° до 12°.

Длина конических ручных вариантов составляет 55 – 170 мм, из которых режущая часть занимает 24 – 90 мм.

Максимальный и минимальный диаметры конуса достигают соответственно 7,67 – 45,715 мм и 6,39 – 40,978 мм.

Что касается машинных разверток, кроме стандартных вариантов, существуют модели с удлиненной рабочей частью, конструкция и размеры которых указаны в ГОСТ 11175-70.

Развертки диаметром 1 – 120 мм с припуском под доводку обозначаются номерами от 1 до 6.

Такая нумерация устанавливает соответствие между номинальным диаметром инструмента и его предельным отклонениям.

Зубья

Количество зубьев варьируется в пределах 6 – 14 штук, однако, существуют варианты на 16 зубьев, которые применяются в основном на высокоточном оборудовании.

Вообще число зубьев зависит от их собственной жесткости, причем в обратной пропорции.

Чем их больше, тем выше чистота итогового отверстия, но хуже отводится стружка и ниже прочность каждого зуба.

В зависимости от наклона зубьев относительно оси вращения инструмента, развертка бывает прямозубая и косозубая.

Кроме того, разные модели могут иметь равный и разный шаг, то есть расстояние между соседними зубьями.

Что касается заточки, различают острозаточенные (остроконечные) и затылованные зубья.

Конические развертки для инструментов

Инструменты используются для развития отверстия конической формы. Состоит конический комплект из нескольких основных частей:

• Обдирочная часть служит для грязной обработки детали, подготовки отверстия к следующему этапу работ.
• Промежуточный.
• Чистовой инструмент.

Изготовление производится из твердотельных стальных сплавов марок У12А. Особенность инструмента состоит в облегченной работе, так как зубья с прямолинейным расположением имеются на всей длине изделия, происходит усиленный отвод стружки. Ступенчатая развертка по металлу используется для черновой обработки, внешний вид состоит из отдельных зубьев, расположенных по нарастающей.

Развертки конические под укороченные конусы Морзе

Виды используемых разверток для точности обработки делятся на расположение граней, прорезей и других особенностей. Промежуточная развертка устроена отличающимся размером профиля и прорезей, чистовая не имеет вывода отработанной стружки. После предварительных работ, проводится финальное точение конической насадкой, также с помощью данной разновидности возможно провести калибровку отверстия.

Изготавливаются конические разновидности в промышленности обычно под каждое отдельное отверстие. Конструктивные особенности подбираются в соответствие к плану, если используется малый конус, возможно применение одного инструмента. Для выполнения отверстий неравномерным припуском или повышенными требованиями качества, используется комплект из трех насадок.

Черновая обработка напоминает процесс зенкерования, благодаря ступенчатому расположению режущего элемента, деталь обрабатывается быстро и точно. При промежуточном типе применяется строение канавок, на вид напоминающие строение резьбы. При чистовой обработке, комплект для работы на металле выполнен без отвода для металла, скорость выполнения работы от 6 м/мин.

Применение ручного инструмента

Ручное зенкерование и развертывание осуществляют по схожей схеме, которая подразумевает выполнение следующих технологических операций.

• Исходя из параметров начального и конечного отверстия, выбирают инструмент для выполнения чернового и чистового развертывания.
• Заготовку надежно фиксируют в тисках, если ее габариты позволяют это выполнить. Если она отличается значительными размерами, то ее не закрепляют перед развертыванием.
• В отверстие в детали, которое предварительно было получено в процессе литья заготовки или ее сверления, вставляется инструмент для чернового развертывания.
• На хвостовик инструмента, имеющий квадратную форму поперечного сечения, надевается вороток.
• Наружная поверхность развертки и внутренняя поверхность отверстия смазываются специальной жидкостью.
• Развертку, используя вороток, начинают вращать по направлению расположения ее режущих кромок. В ходе вращения инструмента, которое следует выполнять медленно, без резких движений, на его рабочую поверхность постоянно наносят смазочный материал. Вращая развертку, необходимо аккуратно подавать ее в сторону выполнения обработки, которая заканчивается после того, как с внутренней поверхности отверстия будет полностью снят слой металла, оставленный на припуск.
• После того как черновое развертывание будет закончено, инструмент аккуратно извлекают, при этом не допускается выполнять его обратное вращение.
• В отверстие, обработанное черновой разверткой, помещают чистовой инструмент, на квадратный хвостовик которого также насаживают вороток.
• Развертку для чистовой обработки вращают по часовой стрелке, при этом осуществляют такое вращение очень плавно и аккуратно, постоянно используя смазочный материал. Величина подачи инструмента, чтобы получить отверстие с требуемыми параметрами шероховатости внутренней поверхности, должна быть минимальной.
• После завершения чистовой обработки развертку извлекают из отверстия и его геометрические параметры проверяют при помощи гладкого предельного калибра-пробки.

Приемы ручного развертывания

Как пользоваться ручными, механическими, регулируемыми и разжимными развертками

Рассмотрим особенности инструментов.

Как пользоваться ручными развертками

Ручные развертки по металлу изготавливаются по ГОСТу 7722-77. Размерный ряд — 3–58 мм. Шаги могут варьироваться.

При выборе ручных разверток по металлу мастера обращают внимание на следующие параметры

1. Габариты инструмента.
2. Количество зубьев.
3. Равномерность их распределения.
4. Тип режущей части.
5. Профиль канавок.
6. Тип зажимной части.

Развертывание отверстий ручным инструментом производится при помощи воротка. Для его закрепления на конце хвостовика имеется специальный паз. Обычно все происходит по такой схеме.

1. Выполняются разметка и накернивание.
2. Отверстие высверливается.
3. Развертка закрепляется в воротке, смазывается и вставляется в отверстие.
4. Для его развертывания инструмент вращают по часовой стрелке.
5. Финальный этап — проверка параметров отверстия при помощи калибра.

Изображение №2: развертывание отверстий ручной разверткой

Расскажем о важных особенностях.

1. Ручные развертки очень эффективны. Режущие зубья имеют острые грани по всей длине.
2. Диаметры передних поверхностей рабочих частей уменьшены. Инструменты легко входят в заранее подготовленные отверстия нужных диаметров.
3. При увеличении количества режущих кромок повышается качество обрабатываемых отверстий.
4. Развертывать отверстия необходимо плавно. Не ускоряйтесь даже при легком ходе. Избегайте рывков.
5. В обратную сторону развертку вращать нельзя. Это приводит к поломке режущих кромок, а также к появлению задиров в отверстиях.

Как пользоваться машинными развертками

Машинные развертки закрепляют в патронах токарных, сверлильных и фрезерных станков. Эти инструменты имеют короткие рабочие части с крутыми углами передних кромок (до 45°). Машинное развертывание существенно повышает производительность труда.

Для обработки отверстия нужно закрепить развертку, добавить СОЖ и совместить оси. Далее необходимо задать нужную скорость вращения и запустить оборудование.

Машинные развертки и их применение имеют следующие особенности.

1. Инструменты имеют большое количество режущих кромок. Качество получаемых отверстий находится на очень высоком уровне.
2. Машинное развертывание требует компенсации биения шпинделя. Для устранения этого негативного фактора служат шарнирные оправки.

Фотография №6: машинное развертывание

Обработка производится на высоких скоростях. Машинные развертки имеют повышенную износостойкость.
Развертка позиционируется точно. За счет этого инструмент плавно входит в отверстие. На все зубья оказывается одинаковой давление. Это значительно повышает точность и минимизирует биение.
Скорость при развертывании меньше, чем при сверлении, примерно в 2–3 раза. Инструменты не перегреваются.
Машинное развертывание требует использования значительного количества смазывающе-охлаждающей жидкости.

Как пользоваться регулируемыми развертками

Регулируемые развертки позволяют изменять наружные диаметры режущих частей под конкретные диаметры отверстий. Это особенно полезно при обработке отверстий с дробными диаметрами.

При помощи небольших регулируемых разверток можно изменять диаметр в пределах до 1 мм. У крупногабаритных инструментов диапазоны настройки расширяются. Диаметры можно варьировать в пределах до 3 мм.

Фотография №7: регулируемая развертка по металлу

Регулируемые развертки используют так же, как и обычные. Основное отличие заключается в том, что инструменты этого типа оснащают сменными ножами, которые надежно фиксируются клиновыми вставками с накладками. Настройка производится при помощи контргайки. При затягивании диаметр обработки увеличивается, а при ослаблении — уменьшается. После настройки диаметр выверяется при помощи штангенциркуля и микрометра.

Как пользоваться разжимными развертками

Их еще называют раздвижными.

Фотография №8: разжимная развертка по металлу

Внутри такой развертки есть шарик и винт. При его закручивании шарик перемещается и распирает грани инструмента. Диаметр немного увеличивается. Использование разжимных разверток позволяет увеличивать диаметры обработки на 0,15–0,5 мм.

При закручивании винтов не рекомендуется прилагать слишком большие усилия. Корпус развертки может треснуть.

Разновидности инструмента

Существует три базовых вида инструмента развёртки: цилиндрическая, коническая и регулируемая. Рассмотрим каждую из этих разновидностей.

1. Цилиндрическая. Используется для отверстий, имеющих цилиндрическую форму. Таким инструментом можно работать с помощью дрели (на малых оборотах) или ворота. Бывает цельным или регулируемым.
2. Коническая. Подразделяется на три категории: черновые, чистовые и промежуточные. Черновая срезает стружку зубьями режущей кромки. У такого инструмента зубья расположены по всей линии. Промежуточная режет стружку меньших размеров, а чистовая работает всей площадью. С помощью такой развёртки отверстие из цилиндрического превращается коническое.
3. Регулируемая. Существует два основных типа, которые встречаются на современном рынке — это разжимные и раздвижные модели. Оба они работают по принципу движения вверх или вниз, сужая или расширяя диаметр отверстия. Различие состоит как по типу осуществления затяжки, так и по диапазону размеров. Разжимная развёртка имеет верхнюю и нижнюю гайки, с помощью которых диаметр отверстия изменяют от 0,25 до 3 миллиметров. Раздвижные развёртки снабжены винтом, и при его затяжке приводится в движение специальный шарик, находящийся внутри корпуса, раздвигающий режущие части. Этот тип конструкции считается более точным, позволяющим увеличивать диаметр отверстия в пределах от 0,15 до 0,5 миллиметров. Регулируемая развёртка состоит из корпуса и ножей, представляющие собой вставные тонкие пластины, изготовленные из инструментальных сталей. Режущие пластины являются съёмными, их можно затачивать и впоследствии заменять новыми. Этот тип инструмента позволяет изменять диаметр отверстий на десятые и сотые доли миллиметра и является более экономичным из-за возможной замены ножей.