Применение разверток. Развертывание и его применение

До Ra = 0,32…1,25 мкм.

Высокое качество обработки обеспечивается тем, что развертка имеет большое число режущих кромок (4-14) и снимает малый припуск. Развёртка выполняет работу при своём вращении и одновременном поступательном движении вдоль оси отверстия. Развертка позволяет снять тонкий слой материала (десятые-сотые доли миллиметра) с высокой точностью. Помимо цилиндрических отверстий развертывают конические отверстия (например под инструментальные конусы) специальными коническими развертками.

Не следует путать развертку с зенкером . Последний является получистовым инструментом для получения отверстий невысокой точности, имеет меньшее число режущих кромок, другую заточку.

Классификация

Регулируемая развертка

Ручная цилиндрическая развертка

Развертки классифицируются:

По типу обрабатываемого отверстия:
- Цилиндрические.
- Конические (под различные инструментальные , котельные (заклепочные) и другие конуса).
- Ступенчатые.
По точности:
- С указанием квалитета для цилиндрических.
- С указанием качества (черновые, промежуточные, чистовые) для конических.
- N1..N6 - цилиндрические развертки с калиброванным припуском для последующей шлифовки инструмента слесарем в требуемый размер.
- Регулируемые (раздвижные, разжимные, шкворневые).
По способу зажима инструмента:
- Ручные с квадратным хвостовиком под вороток .
- Машинные с цилиндрическим хвостовиком.
- Машинные с коническим хвостовиком .
- Машинные насадные (для установки на соответствующую оправку, обычно для инструмента больших размеров).
Другие свойства:
- Прямые или спиральные стружкоотводные канавки.
- Количество режущих кромок Z.
- Материал инструмента.

Стандарты

Существует огромное количество ГОСТов и других нормативных документов касающихся разверток. Здесь приведена краткая выборка таких стандартов.

Развертки. Термины, определения и типы. (ГОСТ 29240-91)
Ручные цилиндрические с хвостовиком (ГОСТ 7722-55)
Машинные цилиндрические с хвостовиком и насадные (ГОСТ 1672-53)
Машинные цилиндрические с хвостовиком и насадные со вставными зубьями (ГОСТ 883-51)
Ручные разжимные. Конструкция и размеры (ГОСТ 3509-71).
Конические (конус 1:50) под конические штифты (ГОСТ 6312-52)
Ручные конические (конус 1:30) с цилиндрическим хвостовиком под насадные развертки и зенкеры . Основные размеры. (ГОСТ 11184-84).
Конические под конус Морзе (ОСТ НКТМ 2513-39)
Конические (конус 1:20) под метрический конус (ОСТ НКТМ 2514-39)
Конические (конус 1:16) под коническую трубную резьбу (ГОСТ 6226-52)
Конические (конус 1:10) котельные машинные (ГОСТ 18121-72)

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. Т.к. 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, т.к. 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.

См. также

Фрезер-райбер

Литература

И.И.Семенченко, В.М.Матюшин, Г.Н.Сахаров "Проектирование металлорежущих инструментов". М: Машгиз. 1963. 952с.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Развёртка (инструмент)" в других словарях:

Развёртка, многолезвийный металлорежущий инструмент, предназначенный для точной и чистовой обработки (развёртывания) отверстий после их предварительной обработки сверлом, зенкером или расточным резцом. Р. могут быть машинными (применяются на… …

1. РАЗВЁРТКА, и; ж. Спец. 1. к Развернуть развёртывать (1 зн.). 2. Развёрнутая на плоскости поверхность детали или целого тела сложной формы. Р. цилиндра. 2. РАЗВЁРТКА, и; мн. род. ток, дат. ткам; ж. 1. к Развертеть разверчивать. (1 2 зн.). 2.… … Энциклопедический словарь - РАЗВЁРТКА, и, жен. 1. см. развернуть, ся и развертеть. 2. Металлорежущий инструмент (спец.). Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

I в геометрии, 1) развёртка кривой прямолинейный отрезок, длина которого равна длине этой кривой. Разыскание такого отрезка называется спрямлением кривой. Иногда под Р. кривой понимают её эвольвенту (см. Эволюта и эвольвента). 2)… … Большая советская энциклопедия

развёртка - I и; ж.; спец. 1) к развернуть 1) развёртывать 2) Развёрнутая на плоскости поверхность детали или целого тела сложной формы. Развёртка цилиндра. II и; мн. род. ток, дат. ткам; ж. 1) к развертеть 1), 2) … Словарь многих выражений

1) многолезвийный реж. инструмент для чистовой обработки отверстий диаметром, как правило, не более 100 мм. Р. состоит из рабочей части, шейки и хвостовика (см. рис.); имеет обычно 6 12 зубьев, что придаёт ей высокую устойчивость в отверстии и… … Большой энциклопедический политехнический словарь

1) и, ж. 1. Действие по глаг. развернуть развертывать (в 1 и 2 знач.). 2. спец. Развернутая на плоскости поверхность детали или целого тела сложной формы. Развертка цилиндра. 2) и, род. мн. ток, дат. ткам, ж. 1. Действие по глаг. развертеть … Малый академический словарь

Развертка представляет собой металлорежущий инструмент, целью применения которого является финишная обработка предварительно просверленных отверстий для доведения их геометрических параметров и шероховатости поверхности до требуемого уровня. Обеспечивать достижение требуемых геометрических параметров при использовании развертки позволяет более высокая точность, которой соответствует такой инструмент.

Так, если диаметр отверстия, обрабатываемого с помощью сверла, может иметь отклонения по своим геометрическим параметрам, то при последующем применении развертки он будет точно соответствовать требуемым размерам. Для выполнения такой технологической операции используются различные виды разверток, выбор которых зависит как от условий развертывания, так и от требований, предъявляемых к качеству обрабатываемой поверхности.

Принцип действия

Применение развертки позволяет получать отверстия, точность поверхности которых соответствует квалитету в диапазоне 6–9, а шероховатость находится в интервале 0,32–1,25 мкм (по шкале Ra). Высокого качества обрабатываемой поверхности удается достичь благодаря тому, что такой инструмент, как развертка, отличается достаточно большим количеством режущих кромок (4–14), за счет чего в процессе выполнения обработки снимается небольшой припуск. Обработка при помощи ручной или механической развертки по металлу осуществляется не только за счет ее вращения, но и посредством ее подачи, совершаемой по направлению к оси обрабатываемого отверстия.

Используя такую технологическую операцию, с внутренней поверхности отверстия можно снимать тончайший слой металла, величина которого составляет десятые (и даже сотые) доли миллиметра.

При помощи развертывания могут обрабатываться не только цилиндрические, но и конические отверстия. В первом случае обработку выполняют с применением разверток ручных цилиндрических (или разверток машинных цилиндрических), во втором – с помощью конических инструментов.

В стандартном исполнении ручной цилиндрический инструмент и развертка коническая имеют схожую конструкцию, состоящую из:

рабочей части, элементами которой и выполняется основная обработка;
переходной шейки;
хвостовика, при помощи которого ручная развертка фиксируется в воротке.

Рабочая поверхность, за счет которой машинные и ручные развертки и способны выполнять обработку внутренней поверхности отверстия, состоит из таких элементов, как:

главная режущая кромка;
так называемая ленточка;
передняя поверхность;
затыловочная и задняя поверхности.

Помимо всех вышеперечисленных частей, развертка ручная или машинная содержит следующие элементы:

заборную часть, которую часто называют режущей;
часть, которая отвечает за калибровку обрабатываемого отверстия;
задний конус.

Между зубьями, расположенными на рабочей части каждой развертки, имеются канавки, при помощи которых не только формируются режущие кромки инструмента, но также обеспечивается расположение и отвод стружки, образуемой в процессе обработки. На ручных развертках режущие зубья располагают равномерно по всей окружности инструмента, что обеспечивает требуемое качество выполняемой обработки.

Основные типы

Рассматриваемый ручной инструмент (как и развертка машинная) нужен для того, чтобы формировать отверстия с требуемыми геометрическими параметрами. Обрабатывая с его помощью отверстия с различным уровнем качества предварительной обработки, можно получать поверхности, точность которых находится в диапазоне от первого до десятого класса. На качество и точность обработки, которую выполняют, используя как развертки машинные, так и ручные, оказывают влияние различные факторы. К наиболее значимым из таких факторов следует отнести:

конструктивные особенности инструмента;
степень заточки режущей кромки и уровень ее доводки;
режимы, с которыми выполняется резание;
величину припуска, который необходимо снять с обрабатываемой поверхности.

Разделение разверток на различные типы регламентирует ГОСТ, при этом параметрами, в зависимости от которых выполняется такое разделение, являются:

тип обрабатываемого отверстия;
способ закрепления инструмента в процессе обработки;
конструктивные особенности режущих зубьев и их расположение на инструменте;
возможность регулировки инструмента по размерам обрабатываемого отверстия;
материал изготовления развертки.

Наиболее универсальными типами инструментов, используемых для развертывания отверстий, являются разжимная или регулируемая развертка, а также развертка цилиндрическая, оснащенная специальным хвостовиком.

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к машинным разверткам можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

Развертки, применяемые для машинной обработки, также представлены большим разнообразием моделей. Среди таких инструментов, требования к конструкции и геометрическим параметрам которых регламентирует ГОСТ 1672-80, выделяют:

цилиндрические машинные с коническим хвостовиком и насадными зубьями;
со вставными зубьями;
с напаянными пластинами из твердого сплава в качестве режущих зубьев.

Стандарт описывает не только цилиндрические развертки, ГОСТ 1672-80 также оговаривает требования к инструменту конического типа. Такие развертки, при помощи которых обрабатываются конусные поверхности, тоже представлены в большом разнообразии моделей. В частности, развертки конические используются для обработки отверстий:

для конусных штифтов;
предназначенных для нарезания конусной резьбы;
выполненных по стандарту «конус Морзе»;
метрических конусных;
с конусностью 1:30 и др.

Из разверток машинного типа наибольшее распространение получили мелкоразмерные инструменты с утолщенным хвостовиком, требования к характеристикам которых также указывает ГОСТ 1672-80.

В ГОСТе на развертки оговариваются не только геометрические параметры самого инструмента, но и поля допусков отверстий, которые можно обрабатывать с его помощью.

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.

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.

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.

Самая распространенная это ручная развертка.

Но ручная развертка, как вы понимаете, не используется на станках с ЧПУ.

Не регулируемая развертка

Обычно для станков с ЧПУ используют развертки с конической формой с острыми гранями по всей длине. Развертки имеют размерный ряд от 3 до 58мм, с шагом в 1мм. Иногда встречаются развертки с долями миллиметра, например 2,5мм.

Заходная часть у развертки для станов с ЧПУ должна обязательно иметь подточку, как у фрез для этого же материала. Например у разверток для алюминия передний угол заходной части подточки должен быть от 15 до 20 градусов. Для нержавеющей стали передний угол на заходной части развертки должен быть от 3 до 5 градусов.

Количество зубьев значительно влияет на чистоту и точность получения отверстия, чем больше зубьев, тем плавне работает инструмент и увеличивается общая длина режущей кромки. Стружкоотвод при значительно малом съеме не так сильно влияет на процесс резания, как при сверлении.

За счет использования винтовой канавки у развертки, дополнительно увеличивается е точность и плавность работы, что особенно заметно при сравни с разверткой имеющей прямую канавку.

Привожу примерные цены на развертки в 2014г:

3мм – 50руб

10мм – 120руб

17мм – 215руб

34мм – 410руб

40мм – 1200руб

50мм – 2300руб

Регулируемая развертка

При мелкосерийном производстве применяются регулируемые развертки.

Эта развертка позволяет получать разные диаметры. Размер у нее меняется в пределах от 0,5 до 3,0 мм, в зависимости от диаметра развертки. Чем меньше развертка, тем на меньший диаметр она раздвигается.

Выставляются регулируемые развертки для станков с ЧПУ с помощью двух гаек.

На развертке есть две гайки, снизу и сверху. Сначала откручивают верхнюю гайку, потом затягивают нижнюю, при ее затяжке режущие пластины смещаются, что увеличивает диаметр развертки, так как смещаются они по конусной направляющей. Чем выше вы их двигаете, затягивая нижнюю гайку, тем больший имеете размер.

Смещать ее нужно до тех пор пока не получите необходимый вам размер.

Узнать полученный размер развертки можно при помощи штангенциркуля или микрометра.

Материал развертки

Развертки изготавливают из быстрорежущей стали HSS, для увеличения стойкости или производительности обработки применяют твердый сплав.

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 – 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.

Достигается точность до 6-9 квалитета и шероховатость поверхности до Ra = 0,32…1,25 мкм.

Высокое качество обработки обеспечивается тем, что развертка имеет большое число режущих кромок (4-14) и снимает малый припуск . Развёртка выполняет работу при своём вращении и одновременном поступательном движении вдоль оси отверстия. Развертка позволяет снять тонкий слой материала (десятые-сотые доли миллиметра) с высокой точностью. Помимо цилиндрических отверстий развертывают конические отверстия (например, под инструментальные конусы) специальными коническими развертками.