Для получения отверстий обычно используют метод сверления. Но их стенки в таком случае могут быть неровными даже тогда, когда используются инструменты самых лучших марок. И не только стенки отверстия могут быть далеки от идеала, но и его размер. Это уже довольно серьёзная проблема. Для достижения идеально точного результата необходима ручная развёртка. Что она собой представляет, мы и рассмотрим в этой статье.

Принцип действия

Развертка по металлу - это металлорежущий инструмент, имеющий ось вращения и предназначенный для устранения шероховатостей с внутренней поверхности отверстий при финальной обработке. С его помощью также можно идеально подогнать размер под необходимый.

Инструмент имеет диапазон от трёх до шестидесяти миллиметров, и с его помощью можно добиться гораздо большей чистоты поверхности, нежели сверлением. Развёртка должна иметь диаметр несколько меньший, чем окончательный размер обрабатываемого отверстия. Инструмент обладает режущими кромками, которых, в зависимости от его разновидности, бывает от четырёх до четырнадцати, чем и обеспечивается высокое качество обработки. Работа совершается за счёт вращения инструмента вокруг своей оси и одновременно поступательного движения вдоль оси отверстия.

Разновидности инструмента

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

Особенности развёртывания отверстий

Расточку целесообразно проводить поэтапно - вначале черновой развёрткой, затем чистовой. Перед развёртыванием торцевую часть отверстия обязательно обтачивают, чтобы не затупить инструмент, особенно важно это при работе с деталями из чугуна. В процессе работы не помешает руководствоваться принципом «тише едешь - дальше будешь», и чем медленней и равномерней будет осуществляться подача инструмента в отверстие, тем более высокого качества будет полученный результат. Именно поэтому рекомендуется работать не дрелью, а воротком, чтобы иметь возможность более точно контролировать рабочий процесс.

Тонкости работы

Одной из важных составляющих процесса , как правило, является применение смазки и охлаждения, что оказывает немалое влияние на степень точности развёртываемого отверстия. В противном случае отверстия получаются неровными и шероховатыми, не исключены также защемление и поломка развёртки. Поэтому при работе с изделиями из стали, меди и алюминия применяют различные смазочные вещества:

• стальные детали смазывают минеральным маслом;
• медные - эмульсией с маслом;
• алюминиевые - скипидаром с керосином;
• дюралюминиевые - сурепным маслом.

Исключение составляют бронза, чугун - с этими материалами можно работать «всухую».

Категорически запрещается вращать развёртку в обратном направлении, так как это ведёт к поломке зубьев и появлению задиров. Для получения более качественного результата используют так называемый вариант машинно-ручного развёртывания. Заключается он с том, что в зависимости от размеров обрабатываемой детали в патрон сверлильного станка устанавливают или деталь, или саму развёртку.

Например, при закреплении развёртки в шпинделе токарного станка мелкие детали во время обработки держат в руках или специальных приспособлениях, и наоборот, довольно крупные детали, которые трудно удерживать в руках, вставляют в патрон, а развёртку держат руками.

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:

а - ручная; б - машинная; в - насадная; г - сборная

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 l 1 , 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.

Рис. 30. Формы режущей части развертки

Развертки с углом в плане меньшим 45° обычно имеют дополнительную фаску с х 45° (рис.30, б ) для облегчения направления развертки при ее введении в обрабатываемое отверстие. Для повышения качества обработанной поверхности целесообразно уменьшать угол в плане j . При этом режущая часть удлиняется, сокращается запас на переточку разверток, одновременно снижается осевое усилие. Для ручных разверток последнее обстоятельство играет наиболее важную роль, поэтому ручные развертки выпускают с малыми углами в плане (j = 1…2°).

Для остальных видов разверток противоречия между нежелательным увеличением длины режущей части при уменьшении угла j с одной стороны, и повышением качества обработанной поверхности, с другой – разрешаются двумя путями.

Первый создание режущей части с ломаной режущей кромкой (рис.30. в ), имеющей на части длины l 1 - l 2 угол в плане j = 45°, а на участке длиной l 2 = 1-3 мм, прилегающем к калибрующей части, угол в плане j 1 = 1…3°. Такая форма режущей части позволяет основную часть припуска снимать с достаточно большой толщиной среза, а оставшуюся часть припуска обрабатывать с малой толщиной среза. Для повышения качества обработки рекомендуется переходный участок от режущей части к калибрующей закруглять.

Вторым способом, устраняющим приведенные противоречия является создание режущей части криволинейной (обычно радиусной) формы (рис.29, г). В этом случае режущая часть имеет переменный на разных ее участках угол в плане, причем наибольшие его значения у начала режущей части со стороны обрабатываемого изделия, а наименьшие (близкие к нулю) – в зоне перехода от режущей к калибрующей частям. Толщина среза при работе развертки с такой формой режущей части переменна и уменьшается от максимума до минимума по мере увеличения расстояния от обрабатываемого изделия до рассматриваемой точки режущей кромки. Несмотря на очевидные преимущества таких разверток, они находят ограниченное применение из-за технических трудностей при заточках и переточках криволинейной режущей части.

При обработке вязких материалов, в особенности нержавеющих и жаропрочных сталей, легких сплавов, находят применение развертки с кольцевой ступенчатой формой режущей части (рис.30, д ). Диаметры ступеней таких разверток обычно принимаются равными D 1 = D - 0,2 мм;D 2 = D - 0,5 мм или подбираются опытным путем для каждого конкретного случая. Создание режущей части такой формы связано со значительными технологическими трудностями, в особенности при образовании переходных участков k от ступени к ступени и обеспечении точного их взаимного расположения.

Длина режущей части l 1 разверток определяется припуском на обработку, формой режущей части, углом в плане j . Для разверток нестандартных или разверток, имеющих отличные от стандартных углы в плане j , длина режущей части может быть подсчитана по аналогии с зенкерами.

Угол в плане j у стандартных разверток принимается равным: 1° (ручные развертки с прямыми стружечными канавками). 6° (ручные развертки с винтовыми стружечными канавками), 5, 15 или 45° (машинные развертки). При заточках и переточках разверток следует иметь в виду, что значение угла в плане должно выбираться в зависимости от обрабатываемого материала. При обработке хрупких материалов угол в плане j принимается равным 3…5°, при обработке вязких материалов – 15°, при обработке Глухих отверстий как в хрупких, так и в вязких материалах он может достигать 60°.

Передний угол g режущей части стандартных разверток обычно равен нулю. При обработке вязких материалов целесообразно затачивать рабочую часть с углом g = 7…10°. Угол у обычно задается в нормальном продольной оси развертки сечении в точке перехода от режущей к калибрующей частям. При угле g ¹ 0 в этой точке, а также при наличии угла g ¹ 0 угол g по длине режущей кромки переменен (имеется в виду, что передние поверхности калибрующей и режущей частей развертки затачиваются совместно и поэтому совпадают). Переменным угол g является и у разверток с криволинейной формой режущей части (в случае l ¹0).

Задние углы a, a N , a 1 N режущей части стандартных разверток находятся в пределах 6…15°. При обработке углеродистых и легированных сталей с s в =500 МПа рекомендуется затачивать развертки под углом a = 6…10°, при развертывании алюминиевых сплавов - под углом a = 10…15°, при обработке титановых сплавов – под углом a = 10°; в последнем случае целесообразно образовывать фаску f вдоль режущей кромки шириной 0,05… 0,1 мм с углом a = 0.

Число зубьев Z разверток влияет на производительность развертывания, качество обработанной поверхности. С уменьшением числа зубьев ухудшается качество обработки, но улучшается стружкоотвод, объем стружечных канавок увеличивается, увеличивается и прочность зуба развертки. С увеличением числа зубьев улучшается качество обработанных разверткой поверхностей, увеличивается подача на оборот развертки, увеличивается (до некоторых пределов) производительность обработки. Вместе с этим уменьшается объем стружечных канавок, что требует снижения припуска на обработку, прочность зубьев снижается, а это требует снижения подачи на зуб развертки. Последнее справедливо, если развертка работает на подачах, близких к предельным с точки зрения прочности зуба подачам. Если же подача на зуб развертки назначается исходя из требований получения обработанной поверхности заданного чертежами качества, то снижать подачу не имеет смысла. Обычно для выбора числа зубьев рекомендуется пользоваться зависимостью

z = 1,5 ,

где D - диаметр обрабатываемого отверстия, мм;

k - коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала (при обработке вязких материалов – k = 2 для хрупких материалов – k = 4 ).

Число зубьев разверток, особенно разверток небольшого диаметра, подсчитанное по приведенной формуле, несколько завышено. Действительно, при диаметре обрабатываемого отверстия 9 мм число зубьев разверток для обработки хрупких материалов, рассчитанное по формуле, должно быть равно восьми. При этом расстояние между соседними зубьями, измеренное по дуге окружности, составит 3,5 мм, что явно недостаточно, особенно для твердосплавных разверток.

Рассчитанное по формуле или выбранное по графикам число зубьев развертки округляют до ближайшего четного числа. Четное число зубьев рекомендуется для облегчения измерения параметров развертки при ее обработке. Кроме стандартных, имеется ряд специальных конструкций разверток, число зубьев которых определяется самой конструкцией. К таким разверткам можно отнести однолезвийные раз­вертки, получившие в настоящее время достаточное распространение.

Одновременно с числом зубьев режущей части развертки на ее работу оказывает влияние и взаимное расположение зубьев по окружности. В практике получили распространение развертки с равномерным расположением зубьев по окружности (угловое расстояние между любыми двумя соседними зубьями одинаково) и неравномерным расположением зубьев (угловое расстояние между двумя соседними зубьями неодинаково). Разница в центральном угле между соседними зубьями в стандартных развертках колеблется в пределах 0,5-5° (большие значения для малых чисел зубьев). В ряде конструкций нестандартных разверток, а также в конструкциях разверток некоторых зарубежных фирм эта разница достигает 30°. Неравномерное расположение зубьев осуществляется таким образом, чтобы угловые шаги диаметрально противоположных зубьев были равны, т. е. вершины диаметрально противоположных зубьев лежали на одном диаметре. Неравномерное расположение зубьев по окружности в ряде случаев способствует повышению точности развертывания, получению отверстий правильной (без огранки) геометрической формы, повышению качества обработанной поверхности.

На распределение усилий при развертывании, а также на точность и качество обработанных отверстий значительное влияние оказывает качество заточки отдельных зубьев, точность взаимного расположения режущих кромок. Так, биение режущих кромок относительно оси не должно превышать значений, d = 10-32 мкм, в зависимости от диаметра.

Калибрующая часть разверток обеспечивает зачистку и калибрование отверстий, правильность их геометрической формы и размеров, содержит резерв на переточку после затупления. Калибрующая часть хар-ся формой зуба, геометрическими параметрами, допусками на диаметр калибрующей части, качеством обработки поверхностей, взаимным расположением калибрующих участков отдельных зубьев. Форма зуба и геометрические параметры калибрующей части приведены на рис. 31.

Криволинейная форма зуба у разверток обычно вогнута, Это обеспечивает получение увеличенного пространства для размещения стружки, хотя и несколько снижает прочность зуба.

Развертки обычно выполняются с ломаной (рис. 31, а ) или криволинейной, по радиусу r i (рис. 31, б ) формой спинки зуба. На калибрующей части обязательно предусматриваются ленточки.

Рис. 31. Форма зуба разверток: а - ломаная, выпуклая, б вогнутая

В зависимости от диаметра обработки ширина ленточки принимается равной f = 0,05…0,4 мм , в котельных развертках ширина ленточки f = 0,2…0,3 мм .

На калибрующей части допускается обратная конусность, т. е. уменьшение диаметра в направлении к хвостовой части на величину не более допуска на изготовление развертки (при допуске на изготовление менее 0,01 мм обратная конусность допускается не более 0,05 мм).

Передние и задние поверхности калибрующей части должны быть заточены без завалов и выкрашиваний. Передний и задний углы калибрующей части обычно равны соответствующим углам режущей части. Радиальное биение зубьев в начале калибрующей части относительно оси разверток не должно превышать значений d = 6…20 мкм в зависимости от диаметра

Развертки выпускаются доведенными для обработки отверстий с допусками по К6; J6; Н6; N7; М7; К.7; J7; F8; Е8; Н7; Н8;Н9; F9; Н10; H11 (допуски на диаметры разверток по ГОСТ 13779-77 или по ГОСТ 7722-77); с припуском под доводку номеров 1…3 (допуски на диаметры по ГОСТ 11173-76). Развертка № 1 предназначена для получения доведенных отверстий под посадки N7; М7, К6; К7; Р7, развертка № 2 – под посадки J6; J7; Н6; Н7; G6; развертка № 3 – под посадки Н8; G7.

Котельные развертки (рис. 32 ) применяют при подготовке отвер­стий под заклепки в двух или более соединяемых листах. Они получили широкое распространение в котло-, корабле- и авиастроении, а также при изготовлении мостовых конструкций.

Котельные развертки работают в тяжелых условиях, так как из-за неизбежных несовпадений осей отверстий в пакетах листов приходится удалять большой припуск – до 1...2 мм на сторону, т.е. почти как при зенкеровании. При этом обрабатываемые материалы, как правило, вязкие и пластичные.

Для лучшего направления разверток в отверстии, снижения осевых усилий и уменьшения шероховатости поверхности используются винто­вые зубья с углом ω = 25...30° с направлением, обратным вращению инструмента. Котельные развертки имеют малый угол заборного конуса, равный 2φ = 3...5°30" и, соответственно, большую длину режущей части, равную 1/3... 1/2 длины рабочей части инструмента. Число зубьев z = 4...6 при диаметре разверток d = 6...40 мм. Передний угол зубьев в сечении, перпендикулярном к винтовым канавкам, γ N = 12... 15°, задний угол α= 10°. Зубья на калибрующей части имеют узкие направляющие ленточки шириной f = 0,2...0,3 мм с обратной конусностью 0,05...0,07 мм на 100 мм длины.

Рис. 32. Котельная развертка

Котельные развертки изготавливают как ручные с цилиндрическим хвостовиком, так и машинные с коническим хвостовиком, устанавливае­мые на радиально-сверлильных станках или на пневматических дрелях.

Дня лучшего направления разверток иногда впереди их рабочей час­ти предусматривают направляющие цапфы, как у зенковок. У разверток больших диаметров с целью обеспечения надежного дробления стружки на зубьях заборного конуса в шахматном порядке наносят стружкоделительные канавки.

Конические развертки применяют для получения точных кониче­ских отверстий под штифты (конусность 1: 50), конусы Морзе и метриче­ские, посадочные отверстия насадных зенкеров и разверток (конусность 1: 30) и др. Конические отверстия формируют либо из цилиндрических, полученных сверлением, либо из конических отверстий, полученных рас­точкой при обработке очень крутых конусов, например с конусностью 7: 24.

Условия работы таких разверток очень тяжелые, так как у них длина режущих кромок, снимающих припуск, большая и равна длине образую­щей конуса, а толщина срезаемого слоя определяется перепадом диаметров.

Рис. 33. Комплект конических разверток:

а - черновая (№ 1); б - промежуточная (№ 2); в - чистовая (№ 3)

Требования к точности конических отверстий достаточно высоки, так как от нее часто зависят прочность и герметичность соединяемых деталей, величина передаваемого крутящего момента и др. При этом точностьобработанных отверстий обеспечивается точностью изготовления разверток.

В отличие от цилиндрических, у конических разверток отсутствует разделение на режущую и калибрующую части, так как зубья, располо­женные на конической поверхности, являются одновременно и режущи­ми, и калибрующими.

При обработке отверстий с конусностью большей 1:20 приходится снимать припуск такой большой величины, что его можно удалить толь­ко с помощью комплекта разверток.

На рис. 33, а - в приведен комплект конических разверток из трех номеров, применяемый для обработки отверстий под конус Морзе.

Развертка № 1 – черновая, имеет ступенчатую форму зубьев, распо­ложенных по винтовой поверхности, которая совпадает по направлению с направлением вращения инструмента. Припуск снимается режущими кромками, расположенными на торцах зубьев, как при зенкеровании. По­сле прохода такой развертки цилиндрическое отверстие превращается в ступенчатое. У развертки № 1 стружечные канавки прямые, а их число равно 4...8 и зависит от диаметра конуса.

Развертка № 2 – промежуточная, имеет форму обрабатываемого от­верстия. Ее режущие кромки делятся на отдельные мелкие участки пря­моугольной резьбой, имеющей направление, обратное вращению инст­румента. Шаг резьбы Р = 1,5...3,0 мм, ширина канавок Р/2, а глубина h - 0,2Р. Эта развертка обеспечивает дробление снимаемого припуска на более мелкие ступени.

Развертка № 3 – чистовая, имеет прямые зубья по всей длине режу­щей части, а для более устойчивого положения развертки в отверстии на вершинах ее зубьев делаются ленточки шириной 0,05 мм. Эта развертка обеспечивает срезание остаточной части припуска и калибрует отверстие.

У конических разверток стружечные канавки прямые, передний угол на режущих кромках γ = 0°, задние поверхности зубьев у разверток № 1 затылованы, а у разверток № 2 и 3 заточены под углом α = 5°.

При обработке отверстий под штифты с конусностью 1:50 достаточ­но одной чистовой развертки, а с конусностью 1:30 необходимо исполь­зовать две развертки.

Развертки твердосплавные . Условия резания при развертывании благоприятны для применения твердых сплавов, так как для этих инст­рументов характерны малые нагрузки на режущие зубья, устойчивое по­ложение в отверстии и высокая жесткость. Применение твердых сплавов благодаря их высокой износостойкости в несколько раз повышает стой­кость разверток, особенно при обработке отверстий в труднообрабаты­ваемых сталях и высокопрочных чугунах. Однако реализовать возмож­ность повышения скорости резания в несколько раз при использовании твердосплавных разверток не удается из-за возникновения вибраций, ухудшающих качество обработанной поверхности. Только в конструкци­ях разверток одностороннего резания с использованием внутреннего на­порного охлаждения и с работой хвостовика на растяжение удалось при об­работке конструкционных сталей достичь скоростей резания v = 120 м/мин.

Использование твердых сплавов при оснащении обычных машин­ных разверток возможно в трех вариантах:

1) изготовление рабочей части целиком из твердых сплавов, полученных методом прессования или из пластифицированных заготовок с последующим их спеканием;

2) пайка стандартных пластин непосредственно на корпус развертки или на ножи в сборных развертках;

3) механическое крепление пластин на корпусе развертки.

Развертки диаметром до 3 мм изготавливают целиком из твердого сплава в виде трех-, четырех- или пятигранника (рис. 34, а )с заборным конусом, без стружечных канавок с отрицательными передними углами на режущих кромках. В этом случае снимаемые припуски чрезвычайно малы, а процесс резания подобен шабрению.

На рис. 34, б приведена конструкция развертки с цельной твердо­сплавной рабочей частью и стальным хвостовиком, соединенным пайкой. Такие развертки изготавливают диаметрами 3...12 мм.

На рис. 34, в показана концевая развертка с твердосплавными пла­стинками, напаянными на корпус, а на рис. 34, г - насадная развертка с пластинами, напаянными на ножи, закрепленные винтами на корпусе инструмента. Такие развертки диаметрами 150...300 мм можно регули­ровать по диаметру с помощью подкладок под ножи.

Учитывая, что при развертывании температура резания невелика, в последнее время вместо пайки стали использовать высокопрочные клеи, что значительно упрощает процесс изготовления разверток и обеспечива­ет повышение стойкости твердосплавных пластин за счет отсутствия термических напряжений.

Рис. 34. Твердосплавные развертки: а - гранная цельная; б - с цельной твердосплавной рабочей частью, припаянной к хвостовику; в - хвостовая с напайными твердосплавными пластинами; г - насадная сборная с ножами, оснащенными твердым сплавом

Рис. 35. Твердосплавная развертка одностороннего резания

Развертки одностороннего резания изготавливают с одним или несколькими ножами и опорными пластинами. Благодаря выглаживаю­щему действию опорных твердосплавных направляющих, восприни­мающих радиальную составляющую сил резания и трения, они обеспечи­вают высокую точность отверстий и низкую шероховатость их поверхно­стей. Такие развертки изготавливаются серийно, например фирмой «Mapal» (Германия) в диапазоне диаметров 8... 100 мм, и применяются для развертывания неглубоких отверстий. Режущие пластины у них мо­гут быть регулируемыми по диаметру с использованием разных способов механического крепления. Один из вариантов таких разверток показан на рис. 35 . За счет применения внутреннего напорного охлаждения СОЖ на масляной основе удалось достичь при обработке сталей следующих режимов резания: v = 70...90mm, S = 0,1... 0,5 мм/об, t = 0,15мм.

Твердосплавные развертки имеют следующие основные отличия от быстрорежущих: а) меньше длина рабочей части (у разверток с напайными пластинами она равна длине пластин); б) малая длина заборного ко­нуса, так как с целью уменьшения вибраций угол ф увеличен до 45°; в) на режущих кромках при нулевых передних углах затачивают узкие упроч­няющие фаски с отрицательным передним углом у ф = -5°; г) обратный конус из-за малой длины калибрующей части обычно не делают, его за­меняют закруглением по радиусу.

11. ПРОТЯЖКИ

НАЗНАЧЕНИЕ, ОСНОВНЫЕ ТИПЫ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОТЯЖЕК. Протяжки – это многозубые высокопроизводительные инструменты, нашедшие широкое применение в серийном и особенно в массовом про­изводствах. Они относятся к инструментам с конструктивной подачей, так как при протягивании движение подачи отсутствует.

Деление припуска между зубьями протяжки осуществляется за счет превышения по высоте или ширине каждого последующего зуба относи­тельно предыдущего. Превышение по высоте, определяющее толщину срезаемого слоя а г, называется подъемом или подачей назуб. Деление припуска по ширине осуществляется с целью облегчения процесса реза­ния и используется в протяжках с групповой схемой резания.

Протяжки, применяемые для обработки отверстий различных форм, называются внутренними протяжками. Для обработки наружных по­верхностей, т.е. поверхностей с открытым незамкнутым контуром, при­меняют наружные протяжки.

Главное движение протяжки, обеспечивающее процесс резания, ча­ще всего прямолинейное, поступательное. Реже встречаются протяжки с вращательным или винтовым главным движением.

Процесс протягивания осуществляется на специальных горизон­тальных или вертикальных протяжных станках.

На рис. 36 показано несколько схем протягивания:

· при обработке отверстий (рис. 36, а ) и наружных поверхностей
(рис. 36, б ) с возвратно-поступательным движением инструмента и не­
подвижной заготовкой;

· при непрерывном протягивании наружных поверхностей с автома­
тической загрузкой и выгрузкой заготовок, перемещающихся относи­
тельно неподвижной протяжки (рис. 36, в );

· при обработке тел вращения плоскими или круглыми протяжками
(здесь главное движение или прямолинейное, или вращательное, при
этом протяжка совершает один оборот) (рис. 36, г );

· при обработке отверстий прошивками (рис. 36, д ) сила приложена
к торцу инструмента и, таким образом, прошивки работают на сжатие. Для
обеспечения продольной устойчивости прошивок их длина не должна пре­вышать 15 диаметров. По конструкции прошивки подобны протяжкам.

Рис. 36. Схемы протягивания:

а – отверстий; б – плоскостей; в – непрерывное протягивание наружной поверхности; г – обработка цилиндрической поверхности плоской

и круглой протяжками; д – обработка отверстия прошивкой.

Встречаются и другие схемы протягивания, которые, как и сам ин­струмент, постоянно совершенствуются.

Впервые протяжки появились в 30-х годах XX столетия и нашли широкое применение благодаря следующим достоинствам процесса про­тягивания:

1. высокая производительность, так как в процессе резания снимается припуск одновременно несколькими зубьями, при этом активная
длина режуших кромок очень большая, хотя скорость резания невелика
(6...12 м/мин). Так, например, при протягивании отверстия диаметром
30 мм одновременно пятью зубьями ширина срезаемого слоя составляет
около 470 мм. В целом производительность при протягивании в 3-12 раз
выше, чем при других видах обработки;

2. высокая точность (JT7...JT8) и низкая шероховатость
(Ra 0,32...2,5) обработанных поверхностей благодаря наличию черновых,
чистовых и калибрующих зубьев, а в некоторых конструкциях протяжек
еще и выглаживающих зубьев. Протягивание заменяет фрезерование,
строгание, зенкерование, развертывание, а иногда и шлифование;

3. высокая стойкость инструмента, исчисляемая несколькими тыся­чами деталей. Это достигается благодаря оптимальным условиям резания
и большим запасам на переточку;

4. простота конструкции станков, так как при протягивании отсут­ствует движение подачи, поэтому станки не имеют коробок подач, а
главное движение осуществляется с помощью силовых гидроцилиндров.

К недостаткам протяжек можно отнести:

1. высокие трудоемкость и стоимость инструмента из-за сложности
конструкций протяжек и высоких требований к точности их изготов­ления;

2. протяжки - это специальные инструменты, предназначенные для
изготовления деталей только одного типоразмера;

3. высокие затраты на переточку, обусловленные сложностью кон­струкций этих инструментов.

Экономическая эффективность применения протяжек достигается лишь в массовом и серийном производствах. Однако даже на предпри­ятиях с единичным и мелкосерийным производствами протяжки могут дать значительный экономический эффект при обработке сложных фа­сонных отверстий, если формы обрабатываемых поверхностей и их раз­меры имеют узкие допуски. Например, при протягивании многошлицевых отверстий экономически оправдано применение протяжек даже при партии 50 деталей в год, а круглых отверстий - не менее 200 деталей.

При проектировании протяжек необходимо иметь в виду следующие особенности их работы:

1 протяжки испытывают очень большие растягивающие нагрузки, поэтому внутренние протяжки обязательно проверяют на прочность по наиболее слабым сечениям; срезаемая при протягивании стружка должна свободно разме­шаться в стружечных канавках в течение всего времени нахождения ре­жущих зубьев в контакте с заготовкой и свободно выходить из канавки после прекращения процесса резания. Поэтому вопросы размещения и разделения стружки по ширине требуют большого внимания. Так, на­
пример, при протягивании круглых отверстий не допускаются кольцевые
стружки, потому что для освобождения от них протяжек потребовались
бы большие затраты времени;

2 длина протяжек должна соответствовать рабочему ходу протяж­
ного станка, а также возможностям оборудования для их термической и
механической обработки. Протяжки должны иметь достаточную жест­
кость при изготовлении и эксплуатации, поэтому при протягивании ино­
гда используют люнеты и другие приспособления.

3 Из всех разновидностей внутренних протяжек наибольшее примене­ние (до 60 %) нашли протяжки для обработки круглых отверстий, поэто­му ниже будут рассмотрены основы проектирования именно этих протя­жек. Для других типов протяжек (гранные, шлицевые, наружные) будут рассмотрены только отличительные особенности расчета их режущей части.

Развёртка – металлорежущий инструмент, применяемый для растачивания отверстий, более точного их доведения после сверления, а также для повышения его качества и точности. Так как класс точности развёрток заметно выше, чем у обычных сверл по металлу, после сверления ими доводят отверстие, если требуется высокая точность.
К примеру, сверло идёт на 10мм, а реальный его размер может быть чуть меньше, а после использования развертки будет идеально 10мм.
Видов существует немало, рассмотрим основные виды, наиболее часто используемые.

Ручная развёртка .

Самая распространённая

Имеет цилиндрическую форму с острыми гранями по всей длине. Имеет размерный ряд от 3 до 58мм, с шагом в 1мм. Некоторые бывают с долями миллиметра, в основном это небольшие размеры, например 3,5мм, 4,5мм, 5,5мм, 6,5мм, 15,5мм.
Используется такая совместно с воротком,

Зажата в вороток

специально для этого на конце имеется квадрат.

Заход у развёртки (нижняя часть) всегда меньше основной режущей части, это делается для того, чтобы удобнее начинать рабочий процесс, чтобы легче было заходить в отверстие.

Количество зубьев влияет на чистоту и качество обработки отверстия, чем их больше, тем чище, но есть и минус – хуже отвод стружки.
Зуб может быть прямой (наиболее часто применимый), может и винтовой.

Разные виды зубьев

Винтовой лучше подходит для прерывистых отверстий, если заготовка имеет внутренние отверстия, процесс пойдёт без запинок.
Примерные цены на 2012г:
3мм – 35руб
10мм – 100руб
17мм – 200руб
34мм – 400руб
40мм – 1000руб
50мм – 2000руб

Регулируемая развёртка .

Под разные диаметры

Если диаметр отверстия имеет не ровное количество миллиметров, а с десятыми долями, к примеру, 10,5мм или 20,5мм, то в таком случае подойдёт именно такой тип развёртки.
Она позволяет выставить разные диаметры. Размер может меняться в пределах 1мм-3мм, в зависимости от диаметра развёртки. У маленьких меняется на 1мм, чем больше диаметр, тем на большее количество миллиметров она раздвигается.
К примеру:
От 10мм – 10,75мм
10,75мм – 11,75мм
15,25мм – 17,25мм
19мм – 21мм
43мм – 45мм
47мм – 50мм

Выставить нужный размер достаточно просто. Для этого потребуется два гаечных ключа.

Регулировка размера развёртки

На развёртке есть две гайки, снизу и сверху. Сначала нужно открутить верхнюю гайку, потом затягивать нижнюю, при её затяжке режущие пластины смещаются вверх, при этом увеличивается размер, так как смещаются они по конусной направляющей. Чем выше вы их двигаете, затягивая нижнюю гайку, тем больше получается размер.
Смещаете до тех пор, пока не получите нужный диаметр.
Измерить его можно с , или же , если потребуется особая точность.

Иногда нижняя гайка идет очень туго, особенно если развёртка годов СССР, в таком случае, придерживайте ключом верхний квадрат.
Примерные цены на 2012г:
10мм-10,75мм – 200руб
19мм-21мм – 240руб
29,5мм-33,5мм – 450руб
45мм-47мм – 1200руб

Разжимная развёртка .

С шариком внутри

Иногда называют раздвижная.
Внутри такой имеется шарик, снизу есть винт, при закручивании которого шарик двигается вверх, распирая грани и диаметр развёртки немного увеличивается. Но не сильно, не так как у регулируемых на 1мм-3мм, а всего на 0,15мм-0,5мм, в зависимости от диаметра.
Переусердствовать не нужно при закручивании, а то корпус может просто-напросто треснуть, так как он твёрдый, но в то же время хрупкий.

Треснул корпус

Коническая развёртка .

Утолщение к верху заметно

Нетрудно догадаться из названия, что имеет форму конуса. Такие редко применимы в быту. Они нужны для конусных отверстий. Как например, конусный патрон дрели насаживается на державку.
Конус бывает разный.
Например, конус 1:16 идет под коническую трубную резьбу, конус 1:20 – под метрическую конусную, видов существует много.

Хвостовик конический

Такая имеет конический хвостовик, предназначенный для зажима в станок, не подойдёт под простой вороток для обработки вручную, имеет разный конус в зависимости от диаметра.

Материал применяемый при изготовлении быстрорежущая сталь, чаще всего 9XC, Р6М5 (HSS по инpостранной классификации), реже Р9 (больший процент вольфрама, чем в Р6М5), еще реже Р18 (лучшее качество). Если есть возможность лучше приобрести развёртку времён СССР, времён когда деревья были большими, они ещё все таки встречаются в продаже, хотя с каждым днём все реже и реже. Качество у них очень хорошее, иногда даже есть знак качества.

Времен СССР развёртка

В современном машиностроении используются множество видов разверток, которые можно объединить в группы по следующим основным признакам:

По форме обрабатываемого отверстия:

Цилиндрические. Применяются для обработки круглых цилиндрических отверстий. Имеют прямые и винтовые канавки для отвода стружки. Основным недостатком таких разверток является невозможность обеспечения точности размеров обрабатываемых отверстий по мере износа режущих кромок инструмента.

Конические. Режущая часть имеет коническую форму. Применяются для обработки конических или цилиндрических отверстий и придания им формы конуса с различной конусностью. Применяются следующие разновидности: с прямыми и винтовыми канавками для отвода стружки.

В зависимости от угла конусности и величины припуска обработка отверстий производится за один или несколько заходов. При большой величине припуска обработка, как правило, производится в три захода с использованием комплекта разверток (обдирочной, промежуточной и чистовой). Увеличение угла конусности отверстия также увеличивает количество заходов при его обработке. Популярной разновидностью разверток с коническим профилем является развертка Морзе. При ее использовании обеспечивается срезание оставленного припуска, его остаточной части и последующая калибровка отверстия.

По способу применения:

Машинные.

Предназначены для обработки отверстий диаметром от 3 до 100 мм на различных металлообрабатывающих станках (сверлильных, токарных, револьверных). Имеют коническую или цилиндрическую хвостовую часть, короткую рабочую часть и в большинстве случаев меньшее количество зубьев. Недостатком машинных разверток является отсутствие возможности регулирования их размера по мере износа.

Предназначены для ручной обработки отверстий диаметром от 3 до 50 мм. Имеют цилиндрическую хвостовую часть с квадратным профилем на конце для закрепления в воротке.

По форме стружечных канавок:

Прямые. Классическое конструктивное решение, применяемое в большей части представленного ассортимента разверток.

Винтовые.

Предназначены для обработки отверстий, плоскость которых имеет различного рода прерывания (внутренние полости, продольные канавки и т.д.), а также легких сплавов. Винтовые канавки для отвода стружки направлены противоположно направлению вращения развертки, что препятствует возникновению случаев самозатягивания и заедания инструмента в обрабатываемом отверстии. Характерным представителем винтовых разверток являются котельные развертки, применяемые для обработки отверстий диаметром до 40 мм в листах металла.

По конструктивным особенностям:

Цельные. Наиболее простой в конструктивном исполнении вид разверток, изготавливаемый из углеродистой легированной инструментальной или быстрорежущей стали. Обладают тем же что и машинные развертки недостатком в отношении регулировки их размера в зависимости от степени износа.

Насадные. Предназначены для обработки отверстий диаметром от 25 до 300 мм. Хвостовая часть развертки выполняется с профилем, позволяющим фиксировать ее в специальных оправках с коническим хвостовиком и обеспечивающих закрепление инструмента в шпинделе металлорежущего станка. Насадные развертки изготавливают из легированных и быстрорежущих сталей или с пластинами из твердых сплавов, обладающими повышенной износостойкостью.

Регулируемые. Предназначены для обработки отверстий диаметром от 6 до 50 мм, для которых необходимо обеспечить повышенную точность соблюдения размеров (до десятых долей миллиметра).

С помощью реализованных в развертке конструкционных решений обеспечивается возможность изменения ее размера в пределах от 1 мм (для малых диаметров) до 3 мм. Наличие встроенного в конструкцию инструмента механизма регулирования его размера обуславливает наличие в развертке меньшего количества зубьев. Широкое применение находят регулируемые ручные и машинные развертки с вставными твердосплавными и быстрорежущими зубьями для проведения восстановительных и ремонтных работ. Достоинством данного вида инструмента является ее долгий срок службы, так как по мере износа режущей части нужный размер может корректироваться регулировкой.

Протяжка

Протяжка - многолезвийный инструмент с рядом последовательно выступающих одно над другим лезвий в направлении, перпендикулярном к направлению скорости главного движения, предназначенный для обработки при поступательном или вращательном главном движении лезвия и отсутствии движения подачи.

Виды протяжек

В зависимости от вида протягивания - наружного или внутреннего - различают, соответственно, наружные и внутренние протяжки.

Протяжки позволяют обрабатывать фасонные поверхности. Форма поверхностей, на практике протягиваемых чаще других, является одним из критериев классификации протяжек, то есть принято протяжки разделять на шпоночные, круглые, шлицевые, квадратные и т. д. Если же за один рабочий ход протягивается ряд типовых поверхностей, то осуществляющая его протяжка является комбинированной.

В соответствии со схемами резания при протягивании различают протяжки профильной (обычной), генераторной (ступенчатой) и групповой (прогрессивной) схем резания.

Разновидностью протяжного инструмента являются прошивки, применяемые для обработки отверстий, пазов и других поверхностей. В отличие от протяжки, работающей на растяжение, прошивка работает на сжатие и продольный изгиб. Для прошивания отверстий применяют механические и гидравлические прессы.

Существуют и другие виды протяжек. Так, в силу того, что протяжка является режущим инструментом, некоторые классификационные признаки режущего инструмента вообще могут быть в частности положены и в основу классификации протяжек. Например, как многие виды режущего инструмента, протяжки бывают цельными и сборными.

Развертка ручная – это режущий инструмент. С его помощью проводится окончательная корректировка после сверлений, зенкерований и растачиваний. Что же это за специфический прибор?

Развертка помогает достичь в работе точность от 6 до 9 квалитета, а шероховатость на поверхности получается R a от 0,32 до 1,25 мкм. Эти слова понятны не многим, но по единицам измерения видно, с какими малыми масштабами работает данный инструмент. При обработке получается высокое качество, благодаря большому количеству режущих кромок (4-14), тем самым снимается малый припуск. Приспособление делает свою работу не только при вращении, но и при одновременном продвижении по оси отверстий.

С его помощью легко снимается при высокой точности тонкий слой материала, который равен почти десятым-сотым долям миллиметра. С данным инструментом развертываются не только цилиндрические отверстия, но и конические. Обычно для подобных целей используют специальные конические развертки. Стандартные ручные развертки имеют конструкцию из основной рабочей части, переходной шейки, хвостовика, главной режущей кромки, ленточки, передней поверхности, затыловочной и задней поверхности.

Помимо всех перечисленных частей, в развертках выделяют заборную (другими словами – режущую часть), калибрующую часть и задний конус. При помощи канавок, которые находятся между зубьями данного инструмента, образуются режущие кромки, а их предназначение – размещение и отвод стружек. Для повышения качества в ручной работе зубья разверток располагают по всей окружности. С помощью схемы легче представить местоположение всех этих частей.

Главное предназначение данного инструмента – создавать точные отверстия . В зависимости от того, какие технологические требования представлены, с их помощью получают отверстия с разным диапазоном допусков, а это от четвертого до первого класса точности, а при разной чистоте отшлифовываемых поверхностей – от шестого до десятого класса. От того, как сконструирована развертка, и, конечно, от качества ее конструкции и от эксплуатационных условий, будет зависеть правильность и точность всей работы.

В данной работе важен не только режим резания, но и величина припусков для операции развертывания, степень заточки, доводка режущей кромки и многое другое. Существует много разных видов разверток. Их разделяют на группы по характеру отверстия, которое обрабатывается в данное время. Важна и форма закрепления, расположение и строение зубьев, регулировка по размерам, а также и род режущих материалов. Поэтому часто в работе пользуются такими видами ручных разверток, как цилиндрическая с хвостовиками и разжимная.

Существует развертка машинная в большом ассортименте: цилиндрическая с хвостовиком и насадными, со вставными зубьями, с напаянными пластинами твердого сплава с хвостовиком и насадными, с твердосплавными зубьями. Также выделяют большой класс конических разверток: под конические штифты, под коническую резьбу, под конус Морзе, под метрический конус, с конусностью 1 к 30. Особое применение нашли цилиндрические мелкоразмерные развертки с утолщенным хвостовиком, есть и котельная развертка.

К основным элементам конструкции развертки относится не только режущая часть и калибр, а также количество зубьев и их направление. Важны и углы резания, и неравномерность шага зубьев, профиль канавок и зажимная часть. Типы разверток, которые отличаются по этим всем признакам, в основном, профессиональные. Существует наиболее простая классификация разверток, которую мы уже затронули – ручная и машинная. Внутри этих типов можно выделить насадные, хвостовые, цельные, сборные, регулируемые и варианты с постоянным диаметром.

Ручной инструмент отличается цилиндрической формой и имеет острые грани по всей длине, а также размерный ряд от 3 до 58 мм при шаге 1 мм. Часто можно встретить показатели шага, равные 3,5, 4,5, 6,5 и до 15,5 мм. Обычно используют такие развертки вместе с воротком, и для этих целей на конце сделан квадрат. У ручных разверток заход или нижняя часть намного меньше, чем основная режущая часть. Это специально сделано для дополнительного удобства во время работы, да и заходить в отверстие будет проще.

Немаловажно в работе с развертками и то, сколько имеется зубьев, от этого будет зависеть не только чистота, но и само качество обработки отверстий. Лучше, когда их больше, работа будет более чистой, но, как и везде, есть свой минус – отвод стружки будет намного хуже. Самым приемлемым считается, если зуб в прямой форме – это наиболее распространенный вариант, но иногда встречаются и винтовые зубья. Винтовые зубья в развертках хороши в случаях, когда нужно сделать прерывистые отверстия, и если при этом приходится пользоваться заготовками, где отверстия внутренние.

Машинные виды разверток имеют хвостовики, их предназначение – зажим в станке, и они не подойдут под обычный вороток для ручной обработки . Данный инструмент может иметь разные конусы, и они зависят от диаметра. Для изготовления таких приспособлений берут только : 9ХС, Р6М5 и редко Р9 (данная марка отличается большим процентом вольфрама), а также Р18 (это качество немного получше). Самыми лучшими и качественными развертками считаются те, которые были произведены во времена Советского Союза. На сегодняшний день они встречаются очень редко на прилавках магазина, и были изготовлены из самого лучшего металла, поэтому прочность и надежность самые высокие.

Другие виды разверток – для кругозора

Регулируемый тип инструмента используют тогда, когда диаметр отверстий равен не целому числу в миллиметрах, а числу с десятыми, то есть 12,5 мм или 22,5 мм. Этот вариант сделан таким образом, что есть возможность выставлять любые требуемые диаметры. Размер всегда можно менять от 1 до 3 мм. Только в данном случае все будет зависеть от диаметра развертки: небольшие по размеру можно поменять на 1 мм, ну а большие – на большее расстояние.