Зенкер по металлу

Введение

Работа с металлом это сложный процесс, который требует повышенной точности, особенно это касается отверстий. Не каждое сверло может дать требуемый результат, поэтому используют зенкер по металлу. Это немецкое приспособление создано для повышения качества отверстий, проделанных в металлических конструкциях.

Есть ряд разновидностей, принципов использования, которые нужно уметь различать, чтобы получить обещанный результат. Обычно такой инструмент используется на производстве, в работе с серьезным оборудованием, но при должных знаниях такое приспособление можно использовать в быту.

Правила зенкерования металла

В домашних условиях для зенкерования углублений (например, под головки болтов или для изменения диаметра отверстия в большую сторону) подойдет и простое сверло, закрепленное в электрическую или даже в ручную дрель. В производственных же масштабах зенкерование – операция, которая требует немалой мощности и точности используемого оборудования. Именно поэтому в условиях производства для выполнения зенкерования, как, собственно, и зенковки, используют оборудование:

• токарное (чаще всего);
• сверлильное (не менее часто);
• расточное (нередко, как одну из вторичных операций);
• агрегатное (как вторичную операцию автоматизированной линии);
• вертикальное или горизонтальное фрезерное (редко).

В процессе обработки отверстия, полученного в изделии в процессе его литья, желательно прежде расточить его резцом примерно на 5–10 миллиметров в глубину для того, чтобы зенкер принял правильное первоначальное направление.

При обработке изделий из стали рекомендуется применять смазочно-охлаждающие жидкости. Процесс зенкерования чугуна и цветных металлов охлаждения не требует. Правильный подбор металлорежущего инструмента, используемого как для зенкования, так и для зенкерования, – очень важный этап

Для этого обращают внимание на определенные факторы:

1. Тип инструмента подбирается в зависимости от материала детали, характера проводимой обработки. Должны также учитываться месторасположение отверстия, серийность выполняемых процессов.
2. Исходя из заданных глубины, диаметра, необходимой точности обработки, подбирают размер инструмента для зенкерования и зенковки.
3. Конструкцию зенкера и зенковки определяют по способу крепления инструмента на станке.
4. Материал инструмента для выполнения зенкерования или зенковочной операции зависит от материала обрабатываемой детали (например, существуют зенковки специально для работ по дереву), интенсивности режима работы и некоторых других факторов.

Зенкерование на вертикально сверлильном станке с ЧПУ

Зенкер выбирают по справочникам или руководствуясь таким нормативным документом, как ГОСТ 12489-71. Инструмент должен соответствовать определенным техническим условиям применения, что также оговаривает ГОСТ 12489-71.

• Изделия, изготовленные из конструкционной стали, с отверстиями до 40 миллиметров в диаметре обрабатываются зенкером, изготовленным из быстрорежущей стали, имеющим диаметр соответственно 10–40 миллиметров и 3–4 зуба.
• Для изделий из труднообрабатываемых и при расточке применяют оснастку с твердосплавными пластинками диаметром 14–50 миллиметров и имеющую 3–4 зуба.
• В изделиях из конструкционной стали отверстия до 80 миллиметров диаметром растачивают зенкером из быстрорежущей стали, применяя насадные головки диаметром 32–80 миллиметров.
• В изделиях из цветных металлов и чугуна для расточки глухих отверстий применяют перовой зенкер.
• Глухие отверстия диаметром 15–25 миллиметров обрабатывают специальным инструментом для зенкерования, в корпусе которого имеется канал, по которому подается смазочно-охлаждающая жидкость в зону резания.

Необходимым условием при зенкеровании является соблюдение припусков. Диаметр выбранного инструмента в итоге должен совпасть с конечным диаметром отверстия после обработки. Когда после зенкерования планируется выполнение развертывания отверстия, диаметр инструмента уменьшают на 0,15–0,3 миллиметра. Если же намечено черновое растачивание либо сверление под зенкерование, необходимо оставлять припуск на сторону величиной от 0,5 до 2 миллиметров.

Назначение

Основным назначением зенковок является выполнение отверстий различной величины и формы, в том числе для размещения крепежа. Помимо этого, такой инструмент позволяет корректировать отверстия, которые были приготовлены заранее, а также обрабатывать опорные поверхности вокруг отверстий, благодаря зубьям на торцах и направляющим цапфам. Подобные элементы могут быть сменными или изготавливаемыми вместе с зенковкой. В соответствии с действующим ГОСТ 14953-80, которым регламентируются промышленные условия для зенковки, типовые размеры инструмента, а также с учетом механических характеристик подвергаемого обработке материала режим осуществления работ.

Основные определения

Зенковка-особый режущий инструмент, позволяющий изготавливать отверстия канонического или цилиндрического вида. С его помощью обрабатывают уже готовые отверстия с целью снятия фаски центрового отверстия.

Зенкер-инструмент состоящий из определенного количества лезвий, предназначенный для резки. Предназначена для улучшения качества отверстия и расширения уже готовых отверстий, создания отверстий цилиндрической или канонической формы. Обработка отверстий при помощи зенкера называется-зенкерование. Зенкерование относят к получистовой обработке металла.

Зенкование отверстий-снятие стружки или неровностей с просверленного отверстия. Зенкование отверстий называют процесс углубления отверстия канонической формы с целью спрятать шляпку болта или самореза. Встретить можно и определение-спрятать саморез в патай.

Зенкерование отверстия

Раззенковка отверстий-обработка просверленных отверстий под головки или шляпки болтов, саморезов, метизов.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

По согласованию с потребителем допускается изготовление зенкеров из легированной стали марки 9ХС по ГОСТ 5950.

Твердость зенкеров из стали марки 9ХС должна быть HRC₃ 62…65.

Допускается изготовление зенкеров и ножей к ним из других марок быстрорежущей стали, обеспечивающих работоспособность и стойкость зенкеров, не ниже стойкости зенкеров, изготовленных из быстрорежущей стали по ГОСТ 19265.

Зенкеры хвостовые должны изготовляться сварными.

В месте сварки не допускаются раковины, непровар, поджог и пережог металла, кольцевые трещины и свищи.

Твердость рабочей части зенкеров должна соответствовать указанной в табл. 1 на длине винтовой канавки, уменьшенной на длину не более 1 х/₂ диаметра зенкера от сварного шва, но не менее 1 2 3/₃ длины винтовой канавки.

Твердость лапок хвостовиков зенкеров с коническим хвостовиком должна быть HRC, 32…47.

Параметры шероховатости поверхностей зенкеров по ГОСТ 2789 не должны быть более указанных в табл. 2.

ГОСТ 1677-75 С. 3

Зенкеры должны иметь на рабочей части только равномерную обратную конусность (уменьшение диаметра по направлению к хвостовику).

Обратная конусность на 100 мм длины должна соответствовать указанной в табл. 4.

Допуск радиального биения ленточек по всей длине рабочей части зенкера относительно оси зенкера или оси посадочного отверстия, а также биение главных режущих кромок при проверке в центрах не должно превышать величин.

Таблица

Допуски конусов Морзе — по АТ8 по ГОСТ 2848.

Предельные отклонения посадочного отверстия и шпоночного паза для насадных зенкеров — по ГОСТ 9472.

Комплект изготовленных сборных зенкеров должен состоять из зенкера в собранном виде и набора запасных ножей.

Средний и установленный периоды стойкости зенкеров из стали марки Р6М5 должны быть не менее указанных в табл. 5а при условиях испытаний, приведенных в разд. 3.

Критерий затупления зенкеров — допустимый износ по задней поверхности, значение которого не должно быть

Зенкер. Назначение и виды инструмента

Зенкер – инструмент, предназначенный для получистовой обработки металла. Внешне представляет собой металлический вал с режущими поверхностями, напоминающий сверло. Он создан специально для металлообрабатывающей промышленности. Выпускается по ГОСТ 12489-71, ГОСТ 3231-71 или ТУ 2-035-923-83 в соответствии с  разновидностью устройства.

Зенкеры подразделяются:

По типу закрепления в патроне станка:

• хвостовые;
• насадные.

По особенностям конструкции:

• цельные;
• сборные;
• сварные;
• с твердосплавными пластинами и без них.

По геометрической форме:

• цилиндрические;
• конические;
• обратные.

По направлению ленточек и канавок:

• правого вращения;
• левого вращения.

Цельные хвостовые зенкеры наиболее похожи на свёрла, но отличаются наличием большего количества режущих кромок. В их поперечном сечении насчитывает от 3 до 6 таких острых зубчиков. Для изготовления применяется быстрорежущие инструментальные стали Р9, Р18, а также легированные пластины с повышенной твёрдостью и износоустойчивостью ВК4, ВК6, ВК8, Т15К6. Допустимая скорость резания у моделей с твердосплавными вставками выше, что увеличивает их КПД.

В их поперечнике строго 4 зубца. Сама насадка иногда комплектуется съёмными рабочими лезвиями из твёрдых сплавов. Фиксируются резаки клиньями, и могут заменяться по мере надобности.

Конический зенкер похож на бур, рабочая часть инструмента сужается к его концу. Применяется для обработки наклонных круговых поверхностей. Изготовляются из легированной стали и металлокерамики.

Ленточки сверла-зенкера могут быть закручены в разных направлениях, соответственно выделяют профили правого и левого вращения. Зенкеры левого вращения применяются в токарных полуавтоматах, осуществляющих подачу материала с правой стороны.

Выбор разновидности зенкера напрямую обусловлен размером отверстия в заготовке и её материалом. При диаметре до 12 мм работают цельными зенкерами, начиная от 20 мм – зенкерами-насадками и инструментом со вставными легированными лезвиями. Когда требуется сделать более гладкие и крупные отверстия в станок устанавливаются комбинированные модели, где может быть до восьми острых зубчиков, при этом данные зенкеры опционально комбинируются со сверлами, развертками и другими сверлильно-режущими инструментами.

Типы и конструктивные особенности

Цековка – это цилиндрический инструмент осевого типа, режущие зубья которого расположены на его торцевой части. На боковой поверхности находятся канавки, служащие для отвода стружки из области резания. За обеспечение перпендикулярности подвергаемой обработке плоскости и оси отверстия отвечает специальная цапфа, которая тоже находится на торцевой части. Такая направляющая цапфа в процессе выполнения обработки закрепляется в отверстии обрабатываемой детали. Как и любой другой инструмент осевого типа (сверла и др.), данное приспособление фиксируется в станке при помощи специального хвостовика.

Рабочая часть цековки с постоянной направляющей цапфой

Нормативным документом, определяющим технологию производства цековок, является ГОСТ 26258-87. По требованиям данного стандарта, инструмент для цекования подразделяется на следующие

• с хвостовиком цилиндрического типа и направляющей цапфой, составляющей с цековкой единое целое;
• с хвостовиком конического типа и цапфой, которая может сниматься и заменяться на другую;
• насадного типа в виде режущей головки цилиндрической формы, которая надевается на специальную оправку с коническим хвостовиком (направляющая цапфа тоже сменная и закрепляется в той же самой оправке);
• со сменной цапфой и хвостовиком, который фиксируется в штифтовом замке оборудования.

Типы цековок (нажмите для увеличения)

Рабочая часть цековок насадного типа, приспособлений с хвостовиками конического типа и закрепляемыми в штифтовом замке может выпускаться в двух конструктивных исполнениях:

• целиком из быстрорежущей стали;
• с напайками из твердых сплавов.

ГОСТ 26258-87 устанавливает, что инструменты, хвостовик которых имеет цилиндрическую форму, изготавливаются только из быстрорежущей стали. Если говорить о назначении инструментов с режущей частью из разных материалов, то те из них, которые снабжены твердосплавными пластинами, могут использоваться для работы как с чугуном, так и с конструкционными сталями, а цековки с рабочей поверхностью из быстрорежущей стали применяют исключительно для обработки деталей из конструкционных сталей.

Цековка насадная обратная

Неодинаково и количество рабочих лезвий у цековок различного типа. Так, рабочая часть инструментов с цилиндрическим хвостовиком может быть оснащена двумя или четырьмя лезвиями, у всех остальных категорий – только четырьмя.

Тип хвостовика, которым оснащен инструмент, определяет и способ его установки на оборудовании.

• Цековка с хвостовиком цилиндрического типа устанавливается в сам патрон оборудования.
• Для установки инструмента, хвостовик которого имеет коническую форму, используется посадочное отверстие, выполненное под конус Морзе.
• Чтобы установить на оборудование цековку, фиксируемую в замке штифтового типа, на станке необходимо наличие такого замка.

Некоторые из разновидностей цековок

Геометрические параметры

1. У деталей, выполненных из стали конструкционного назначения с отверстиями до 40.0 мм в диаметре, обработку последних проводят инструментом с диаметром рабочей части от 40 до 10 мм и количеством режущих кромок 3–4 единицы. Если диаметр достигает 80 мм, то резец должен быть в пределах 32–80 мм.
2. У деталей, выполненных из металла, который был подвержен закалке, отверстия обрабатывают 4- и 3-лезвийными зенкерами с размером поперечного сечения от 50 до 14 мм.
3. У деталей из чугуна либо металла цветного операцию зенкерования для глухих отверстий проводят перовым инструментом.

Рекомендации по применению конических элементов к типу металла, что должно соответствовать определенной геометрической форме конуса (имеется в виду угол), следующие:

1. От 20 до 15 градусов угол можно применять, когда необходима обработка мягких марок стали и сплавов.
2. От 10 до 8 градусов угол подойдет для работы, что предполагает зенковку металлов с твердостью средней величины либо деталей для отливок стальных.
3. Угол в 5 градусов и ниже применим для зенковки заготовок из чугуна либо сталей высоколегированных.

Как зенкеровать металл правильно

Если мастер-любитель может взять для зенкерования сверло и дрель, то в условиях промышленности для этого могут использовать следующее станки:

• сверлильные;
• токарные;
• расточные;
• фрезерные;
• агрегатные.

Процесс зенкерования проходит в строгом соответствии с технологией, общие моменты в которой можно описать в виде следующих рекомендаций:

• В литых деталях с неравномерным запасом на последующую металлообработку необходимо расточить отверстие на глубину 5–10 мм для правильного направления движения режущего инструмента.
• Для операции зенкерования отверстий оставляется припуск 1–3 мм в зависимости от итогового диаметра.
• Зенкерование стальных изделий не обходится без охлаждения специальными масляными растворами. При работе с чугуном, а также цветметом оно не является обязательным.
• Оптимальный вариант зенкера и режим работы подбирают с учётом необходимого диаметра отверстия, точности обработки, её глубины, металла детали и опций производственного станка.
• Крепление режущего инструмента должно стыковаться с тем слотом, что есть на рабочей станции.
• В случае, когда предполагается чистовая обработка развёрткой, то при зенкеровании часть припуска, от 0,15 до 0,3 мм оставляют для дальнейшей работы.
• Для обработки изделий из закалённых и легированных сталей используют зенкеры с твердосплавными вставками диаметром 14-50 мм и 3-4 зубчиками.
• При обработке цветных металлов и сплавов железа с высоким содержанием углерода в дело идут перовые зенкеры.
• Инструментом из быстрорежущей стали обрабатывают изделия из обычной конструкционной стали. При отверстиях более 40 мм оснастку дополняют насадками с диаметром 32–80 мм.

Несоответствие процесса установленной технологии часто выступает причиной брака. При большом износе инструмента получившееся отверстие будет меньше, чем по проекту. Когда мастер завысил подачу, или на зубья зенкера налипли отходы, чистота обработки может не удовлетворять качеству. Другие дефекты: часть поверхности не обработана, полученный диаметр больше требуемого, являются следствием неправильного выбора зенкера или его неправильной установки.

Эксплуатация и ремонт зенкеров по металлу

Прежде чем приступать к работе, нужно изучить правила техники безопасности. Чтобы обезопасить себя от получения травм, нужно:

1. Надевать головной убор, защитные очки, перчатки.
2. Если работа будет проводиться на станке, обязательно устанавливать защитный экран из прозрачного пластика.
3. Надевать закрытую обувь, одежду с сужеными рукавами, из которых не торчат нитки, лоскуты.
4. Очистить рабочее место от посторонних предметов.
5. Проверить целостность проводов, подвижных элементов оборудования.

Нельзя работать с вращающимися патронами в перчатках.

Процедура зенкерования похожа на сверление. После запуска двигателя рабочую часть медленно погружают в заранее просверленное отверстие. Обработка проводится медленно.

При зенкеровании необходимо соблюдать припуски

Важно подбирать диаметр выбранного инструмента так, чтобы после обработки он совпал с размером обрабатываемого отверстия

Для починки, заточки лучше обратиться в мастерскую. Самостоятельно починить не получится, для этого нужно профессиональное оборудование, практические навыки.

Геометрические параметры

Чтобы правильно подобрать зенкер под конкретную задачу, нужно знать, с каким металлом он будет работать и что за параметры имеют основные элементы зенкера. Для цельнометаллических элементов цилиндрической формы предусмотрены следующие стандарты на геометрические параметры при обработке конкретных материалов:

1. У деталей, выполненных из стали конструкционного назначения с отверстиями до 40.0 мм в диаметре, обработку последних проводят инструментом с диаметром рабочей части от 40 до 10 мм и количеством режущих кромок 3–4 единицы. Если диаметр достигает 80 мм, то резец должен быть в пределах 32–80 мм.
2. У деталей, выполненных из металла, который был подвержен закалке, отверстия обрабатывают 4- и 3-лезвийными зенкерами с размером поперечного сечения от 50 до 14 мм.
3. У деталей из чугуна либо металла цветного операцию зенкерования для глухих отверстий проводят перовым инструментом.

Рекомендации по применению конических элементов к типу металла, что должно соответствовать определенной геометрической форме конуса (имеется в виду угол), следующие:

1. От 20 до 15 градусов угол можно применять, когда необходима обработка мягких марок стали и сплавов.
2. От 10 до 8 градусов угол подойдет для работы, что предполагает зенковку металлов с твердостью средней величины либо деталей для отливок стальных.
3. Угол в 5 градусов и ниже применим для зенковки заготовок из чугуна либо сталей высоколегированных.

Сравнение со смежными операциями

на исправление погрешностей сверления

При прохождении отверстий (особенно глубоких), из-за плохой жесткости сверло может отклониться от центра. В то же время за счёт большего числа режущих кромок, зенкера по металлу обладают более высокой жесткостью. В качестве примера можно провести сравнение этих двух операций:

• Сверление: квалитеты отверстия — 11-12, шероховатость поверхности — Rz 20 мкм.
• Зенкерование: квалитеты отверстия — 9-11, шероховатость — Ra 2,5 мкм.

Также зенкерование следует сравнить с зенковкой (развертыванием). Она может проводиться только после сверления и зенкерования. Предназначение зенковки заключается в ещё более точной обработки поверхности. Благодаря этому улучшаются квалитеты отверстия (до 6-9), а поверхность становится более чистой (Ra 1,25-0,25 мкм).

Правила проведения зенкерной обработки

Зенкерование является финишной операцией металлообработки. Её производят на следующих станках:

• всех видах сверлильных станков;
• токарных станках;
• расточных станках;
• фрезерных станках (как горизонтальных, так и вертикальных);
• на автоматических линиях, в состав которых входит агрегатные станки;
• станках с числовым программным управлением.

Зенкерование

Для получения высокого качества обрабатываемой поверхности, целесообразно соблюдать следующие правила зенкерования металла:

1. Определить требуемый класс точности будущей поверхности.
2. Произвести подбор необходимого инструмента (в зависимости от материала детали).
3. Выбор инструмента по параметрам обрабатываемого отверстия (длины, диаметра, технологических особенностей).
4. Систему крепления зенкера по металлу в применяемом станке.

Разновидности зенковок

Этот подбор осуществляется на основании существующих ГОСТ. Для соблюдения технологии обработки необходимо применять эмульсионные охлаждающие составы. Очень часто операцию зенкерования производят перед конечной операцией – развёртыванием. Для этого применяется специальный инструмент, который называется развёртками. В этом случае необходимо выбирать диаметр зенкера меньше и учитывать допустимые припуски на последующую чистовую обработку

Это важно ещё и потому, что допустимые отклонения у зенкера выше, чем у развёртки. Высокие точности обработки требуют учитывать такой фактор, как изнашивание режущих кромок инструмента, что так же сказывается на точности и качестве обработки

После зенкерования всегда проявляются следующие негативные факторы:

• Возникает увеличенный или уменьшенный поперечник. Это может быть вызвано неправильной заточкой самого инструмента, не точно подобранной скоростью обработки.
• Не полная, то есть частичная обработка отверстия. Такое явление возникает при неправильной фиксации детали или неверном выборе необходимого припуска на зенкеровку.

Если учесть эти недостатки всегда можно получить отверстие высокого квалитета.