2.2.2 Виды отверстий, технические требования к внутренним поверхностям Методы растачивания внутренних поверхностей

При растачивании отверстий резцом можно достичь бо­лее высокой точности и низкой шероховатости поверхнос­ти, чем при обработке сверлением и зенкерованием. Рас­точка позволяет выправить положение оси отверстия, обра­ботать глухие отверстия и отверстия больших диаметров.

Существует два основных метода растачивания: рас­тачивание, при котором вращается заготовка (станки то­карной группы), и растачивание, при котором вращается инструмент (станки расточной группы), закрепленный в державках (борштангах), расточных головках, блоках.

При расточке отверстий применяют расточные резцы из быстрорежущей стали и твердого сплава. Схемы рас­точки отверстий приведены на рисунке 3.13.

	Рисунок 3.13 – Схемы обработки резанием отверстий с применением расточных резцов: а, б, в – установленными в резцедер-жателе суппорта станка; г, д – уста-новленными в резцовой державке

Сквозные и глухие отверстия глубиной более 100 мм растачивают расточными резцами, закрепленными в рез­цовой державке (рисунок 3.13, г, д).

Для уменьшения отжатия резца при недостаточной жесткости системы СПИД применяют резцы с углом в плане до 90°.

Для повышения виброустойчивости режущую кромку резцов выполняют по оси стержня.

Форма передней поверхности и все углы расточных резцов такие же, как и у проходных. Исключение состав­ляет задний угол . При растачивании отверстий диамет­ром более 50 мм  < 12°, а при растачивании отверстий диаметром менее 50 мм  > 12°.

При чистовом растачивании режущую кромку резца следует устанавливать чуть выше оси центров станка (на 1...1,5 мм), при этом размер отверстия будет меньше за­данного, который может быть исправлен дополнитель­ным рабочим ходом. При установке кромки резца ниже оси возможно искажение формы отверстия и увеличения диаметра растачивания.

При растачивании резец имеет меньшую жесткость, чем при точении, поэтому при обработке снимают струж­ку меньшего сечения и снижают скорость резания.

При черновом растачивании стальных заготовок глу­бина резания не превышает 1...2 мм, продольная пода­ча - 0,08...0,2 мм/об, а скорость резания 25 м/мин (быс­трорежущая сталь) и 50-100 м/мин (твердый сплав).

При чистовом растачивании глубина резания не бо­лее 0,5 мм, продольная подача - 0,05...0,1 мм/об, а ско­рость резания 30...50 м/мин (быстрорежущая сталь) и 120...180 м/мин (твердый сплав).

Методы обработки отверстий многолезвийным инструментом

Сверление. Наиболее распространенным методом по­лучения отверстий в сплошном материале является свер­ление. Движение резания при сверлении - вращательное, движение подачи - поступательное. Заготовку устанав­ливают в патрон и проверяют, чтобы ее биение (эксцент­ричность) относительно оси вращения не превышала при­пуска, снимаемого при наружном точении.

Проверяют также биение торца заготовки, в котором будет обрабаты­ваться отверстие, и выверяют заготовку по торцу. Перпен­дикулярность торца к оси вращения можно обеспечить подрезкой, при этом в центре заготовки можно выполнить углубление для направления сверла и предотвращения его увода и поломки.
	Рисунок 3.14 – Переходная втулка

Для обработки штучных заготовок устанавливают 3-кулачковый патрон и производят расточку сырых кулач­ков, а для обработки заготовок из прутка закрепляют зажимную цангу. Сверла с коническим хвостовиком уста­навливают непосредственно в конусное отверстие пиноли задней бабки. Если размеры конусов не совпадают, то устанавливают сверла посредством переходной втулки (рисунок 3.14).

Для крепления сверл с цилиндрическими хвостови­ками (диаметром до 16 мм) применяют сверлильные ку­лачковые патроны (рисунок 3.15), которые устанавливают в пиноле задней бабки коническим хвостовиком 1. Сверла закрепляют кулачками 6, которые могут сводиться и раз­водиться.

Сверление начинают при вращающейся заготовке. Сверло плавно (без удара) подводят вручную (враще-нием маховика задней бабки) к торцу заготовки и производят сверление на небольшую глубину. Затем отводят инстру­мент, оста-навливают заготовку и проверяют точность центри-рования отверстия. Чтобы сверло не сместилось, в на­чале сверления производят зацентровку заготовки спе-ци­альным центровочным сверлом с углом при вершине 90°.
	Рисунок 3.15 – Сверлильный кулачковый патрон: 1 – конический хвостовик, 2 – корпус, 3 – втулка, 4 – кольцо, 5 – ключ, 6 - кулачки	Рисунок 3.16 – Крепление в резцедержателе сверла с цилиндрическим (а) и коническим (б) хвостовиками

При этом в начале сверления поперечная кромка сверла не работает, что уменьшает смещение сверла относитель­но оси вращения заготовки. При сверлении глубоких от­верстий сверло периодически выводят из отверстия и очи­щают его канавки и отверстия заготовок от стружки.

Для уменьшения трения сверла о стенки отверстия подводят СОЖ, особенно при обработке стальных и алю­миниевых заготовок. Чугунные, латунные и бронзовые заготовки обычно сверлят без охлаждения.

При сверлении напроход (сквозное сверление) в момент выхода сверла из заготовки необходимо снизить по­дачу сверла. Неравномерно срезаемый слой металла мо­жет привести к поломке сверла. Сверление следует производить с возможно мень­шими подачами и с возмож­но большими допустимыми скоростями резания.

Для получения при свер­лении минимально возмож­ных погрешностей сверло дол­жно быть правильно заточе­но и жестко закреплено. При нормальном сверлении рабо­тают обе режущие кромки сверла и стружка сходит по двум спиральным канавкам. При этом перемычка распо­ложена симметрично относи­тельно оси сверла. Если глу­бина отверстия превышает пять диаметров, то такие от­верстия считаются глубокими.

При сверлении периоди­чески выводят длинное спи­ральное сверло из глубокого отверстия для его охлажде­ния и удаления стружки. Применяют сверла с прину­дительным отводом струж­ки, который осуществляет­ся жидкостью, подводимой в зону резания под давлени­ем. С увеличением глубины сверления ухудшаются усло­вия работы сверла, отвод теп­ла, повышается трение струж­ки и ленточек о стенки от­верстия. Поэтому уже при глубине сверления более трех диаметров отверстия скорость резания уменьшают.

Для сверл из быстрорежу­щей стали скорость резания 25...35 м/мин, а из твердого сплава - 75... 100 м/мин. Подача при сверлении отверстий в стальных заготовках составляет 0,1 … 0,3 мм/об, а в чу­гунных - 0,2...0,6 мм/об. Механическую подачу осуще­ствляют суппортом, при этом сверло жестко крепится в резцедержателе с помощью прокладок (рисунок 3.16).

Основную работу сверления выполняют две режущие кромки, а перемычка под действием осевой силы резания Ро сминает металл (угол резания более 90°).

Стандартные сверла имеют угол при вершине 2φ = 118°, однако для обработки более твердых материалов и глубо­ких отверстий применяют сверла с углом 2φ= 135°.

Сверление мягких цветных металлов, пластмасс и чугуна осуществляют сверлами с углами при вершине 2φ = 60...90". При сверлении отверстий большого диаметра (свыше 25...30 мм) для уменьшения осевой силы резания отвер­стие сверлят в несколько приемов. Сначала сверлят от­верстие малого диаметра (обычно диаметр меньшего свер­ла в 2 раза меньше большего), а затем производят его рассверливание. Режимы резания при рассверливании обычно те же, что и при сверлении.

При обработке глубоких отверстий (l / d > 10) трудно обеспечить прямолинейность оси отверстия. Чем больше длина отверстия, тем больше увод инструмента.

Для предотвращения увода сверла и искривления оси отверстия применяют:

• малые подачи, тщательную заточку сверла;

• зацентровку;

• сверление с направлением спирального сверла с помо­щью кондукторной втулки;

• сверление вращающейся заготовки при невращающемся сверле;

• сверление специальными сверлами при вращающейся или неподвижной заготовке.

К специальным сверлам следует отнести:

• пушечные сверла одностороннего резания (для обра­ботки заготовки из латуни, бронзы, чугуна, цинковых сплавов);

• пушечные сверла одностороннего резания с внешним отводом СОЖ и с пластинками твердого сплава;

• кольцевые сверла для сверления отверстий диамет­ром 80 мм и более и длиной до 50 мм.

Зенкерование. Зенкерование отверстий - это предва­рительная обработка литых, штампо-ванных или просвер­ленных отверстий под последующее развертывание, рас­тачивание или протягивание.

При обработке отверстий по 9... 12-му квалитетам зен­керование может быть окончательной операцией.

Припуск на зенкерование (после сверления) равен 0,5...3,0 мм на сторону.

Отверстие, обработанное зенкером, получается более точным, чем после сверления. Зенкер имеет три и более режущие кромки, он прочнее сверла, поэтому подача при зенкеровании в 2,5...3 раза больше, чем при сверлении.

Зенкеры изготовляют цельными (с числом зубьев 3...8 и более, диаметром 8...40 мм), насадными (диаметром 32... 100 мм) и сборными.

Скорость резания твердосплавных зенкеров при обра­ботке стали составляет 40... 150 м/мин, при обработке чу­гуна - 50... 175 м/мин.

Развертывание. Развертывание применяют в тех слу­чаях, когда необходимо получить точность и качество поверхности выше, чем это может быть достигнуто зенке­ром. Развертка имеет больше режущих кромок, чем зен­кер, поэтому при развертывании уменьшается сечение стружки и повышается точность отверстия. Припуск под развертывание равен 0,10...0,30 мм для черновых развер­ток и 0,05 … 0,15 мм для чистовых разверток.

При работе чистовыми развертками применяют кача­ющиеся оправки, которые компенсируют несовпадения оси отверстия с осью развертки. Чтобы обеспечить высо­кое качество обработки, сверление, зенкерование (или растачивание) и развертывание отверстия производят за одну установку заготовки на станке.

Подача при развертывании (развертками из быстроре­жущей стали) стальных заготовок равна 0,3... 1,2 мм/об, чугунных - 0,5...2,0 мм/об.

Скорость резания при развертывании 6... 16 м/мин. Чем больше диаметр обрабатываемого отверстия, тем меньше должна быть скорость резания при одинаковой подаче; при увеличении подачи скорость резания снижают.

Для твердосплавных разверток при обработке стали с охлаждением скорость резания 20...60 м/мин, а при обработке чугуна без охлаждения - 10...18 м/мин. Пода­ча при этом равна 0,35...1,25 мм/об.

Для лучшего отвода стружки, что особенно важно при обработке вязких материалов, развертки изготовляют с наклонными (винтовыми) зубьями. При обработке сквоз­ных отверстий движение стружки должно быть направле­но вперед. Это достигается левым наклоном зубьев. Развертка с наклонными зубьями обеспечивает получение меньшей шероховатости обработанной поверхности. Чем больше вязкость обрабатываемого металла, тем угол  должен быть больше.

При развертывании получают точность отверстия по 7...8-му квалитетам и шероховатость R_a = 1,25...3,2 мкм.

Протягивание. В массовом, крупносерийном и серий­ном производствах широко применяют обработку отвер­стий протягиванием. Протягивание является одним из прогрессивных способов обработки металла резанием как в отношении производительности, так и в отношении до­стигаемых точности и шероховатости. По сравнению с развертыванием, например, протягивание производитель­нее в 8... 10 раз и выше.

Протягивание осуществляют многолезвийным инст­рументом - протяжкой, которую протя-гивают через об­рабатываемое отверстие. Внутренним протягиванием об­рабатывают различные отверстия: круглые (цилиндри­ческие), шлицевые, многогранные и др.

Для протягивания применяют горизонтальные и вер­тикальные протяжные станки-полуавтоматы.

Припуск под протягивание при обработке цилиндри­ческих отверстий составляет 0,5...1,5 мм на диаметр.

Обрабатывают отверстия и прошиванием. При протяги­вании инструмент испытывает растягивающие напряже­ния, а при прошивании - напряжения сжатия, поэтому прошивка обычно имеет небольшую длину (250...400 мм).