Зенкер по металлу фото

Зенкер

Зенкер – это специальный инструмент для обработки металла резанием с несколькими лезвиями. Назначение зенкера – получистовая доработка отверстий в заранее просверленных в деталях и заготовках с целью доводки диаметра до нужного значения и улучшения качества полученной поверхности.

В целом зенкерование похоже на сверление — вращение инструмента вокруг своей оси с поступательным движением. Не следует зенкерование путать с зенкованием, что представляет собой отдельный вид металлообработки.

Назначение зенкерования и применяемое оборудование

Зенкерование позволяет улучшить качество поверхности полученной при сверлении до 9-11 квалитета точности и шероховатости Rz 2,5 мкм. При этом устраняются все дефекты возникающие при литье, штамповке и сверлении отверстия, увеличивается чистота поверхности, её точность, повышается соосность. Преимуществом зенкера над обычным сверлом является более высокая жесткость благодаря режущим зубьям, что обеспечивает высокую точность направления движения инструмента.

Основное назначение зенкера:

• Повышение точности и повышение качества обработки поверхности отверстий перед нарезкой резьбы или развертыванием.
• Калибровка предварительно просверленных отверстий для шпилек, болтов и других видов крепежных изделий.

Зенкерование является машинной операцией и выполняется на:

• сверлильных станках всех видов;
• токарных станках;
• расточных станках;
• агрегатных станках, в качестве операции в автоматической линии;
• горизонтальных и вертикальных фрезерных станках.

Виды зенкеров

В современной металлообработке широко применяются различные виды зенкеров. В зависимости от назначения инструмент подразделяется на два номера:

• Зенкер N1 – имеет припуск и используется для получистовой обработки отверстий перед развертыванием.
• Зенкер N2 – имеет квалитет точности Н11 и применяется, в основном, для финишной обработки.

Наиболее часто применяются два основных вида конструкции зенкеров – машинные цельные и насадные. Первые имеют хвостовик в форме конуса Морзе или метрического конуса, цельную конструкцию с режущими зубьями и канавками для отвода стружки. Насадные зенкера имеют внутреннее отверстие для крепления на оправку. Также применяются сборные зенкеры, сварные и инструмент с пластинами из твердых металлокерамических сплавов.

На фото: Зенкер с твердосплавными пластинами

Материалом режущей части цельного зенкера является быстрорежущая сталь Р18 или Р19. Инструмент с твердосплавными пластинами различается по материалу обрабатываемых изделий. Для работы с чугунными деталями пластины выполняются из металлокерамических сплавов ВК4, ВК6 или ВК8, для работы со стальными изделиями – из Т15К6. Применение твердосплавных пластин обеспечивает более высокую производительность и долговечность инструмента.

Применение зенкеров

Используя любые типы зенкеров для работы со стальными изделиями рекомендуется применять СОЖ. Для чугуна и цветных металлов применение смазки не обязательно. Очень важным является правильно подобрать инструмент под выполнение операции. При этом учитывается:

• Материал детали и характер обработки, а также место расположения отверстия и запланированное количество операций.
• В зависимости от способа крепления на станке выбирается конструкция зенкера.
• Выбор материала инструмента зависит от материала детали, интенсивности работы, а также некоторых других факторов.

Действующие ГОСТы

Регулирует параметры цельного зенкера по металлу ГОСТ 12489-71. Также существует и более десяти других стандартов регулирующих допуски и характеристики различных типов зенкеров, как например ГОСТ 21586-76. регулирующий параметры инструмента применяемого при работе с легкосплавными деталями.

Что такое зенкер?

Зенкеры — это осевые многолезвийные режущие инструменты, которые применяются для промежуточной или окончательной обработки отверстий, полученных предварительно сверлением, литьем, ковкой или штамповкой, с целью повышения их точности до JT11. JT10 и уменьшения шероховатости обработанной поверхности до Ra 40.. 10.

Зенкеры получили широкое распространение в массовом и крупносерийном производствах. По сравнению с расточными резцами они, являясь мерными инструментами, не требуют настройки на размер, что обеспечивает сокращение вспомогательного времени и повышает точность отверстий.

Кинематика рабочих движений зенкеров подобна сверлам. Однако по сравнению с последними зенкеры обеспечивают большие производительность обработки отверстий и точность, так как снимают меньшие припуски (t = 1,5. 4,0 мм, d = 18. 80мм), имеют большее число режущих кромок (z = 3. 4) и направляющих ленточек. Из-за малой глубины стружечных канавок они имеют большую, чем сверла, жесткость, а отсутствие поперечной кромки позволяет вести обработку с более высокими подачами.

Зенкеры классифицируют по следующим признакам:

а по виду обработки — цилиндрические зенкеры [применяются для увеличения диаметра отверстий (рис. 1, а)], зенковки [применяются для обработки цилиндрических или конических углублений под головки болтов, винтов, а также для снятия фасок (рис. 1, б, в), подрезки торцов бобышек и приливов на корпусных деталях (рис. 1, г)];

Рис. 1. Типы зенкеров:

а — цилиндрический зенкер; б, в, г — зенковки

b. по способу крепления зенкера — хвостовые [с цилиндрическим и коническим хвостовиками (d = 10. 40 мм, z = 3)] и насадные (d = 32. 80mm, z = 4); c. по конструкции зенкера — цельные, сборные (со вставными ножами, d = 40. 120 мм) и регулируемые по диаметру; d. по виду режущего материала — быстрорежущие и твердосплавные.

Цилиндрические зенкеры получили наибольшее распространение в механообработке. Они могут быть хвостовыми (рис. 2, а) и насадными (рис. 2, б).

К основным конструктивным элементам зенкеров относятся: режущая часть (заборный конус), калибрующая часть, число канавок (зубьев), форма канавок, крепежная часть. К геометрическим параметрам относятся: угол при вершине 2φ, передние γ и задние α углы, углы наклона канавок ω и главных режущих кромок λ.

Рис. 2. Цилиндрические зенкеры:

а — хвостовой; б – насадной

Рис. 3. Режущая часть зенкера:

а — элементы режущей части; б — формы заточки зубьев зенкера

Режущая часть зенкера предназначена для удаления припуска. Ее длина (рис. 3)

l1 = ( t + a ) · ctg φ = ( 1,5 . 2,0 ) · t · ctg φ ,

где t — глубина резания;

a — дополнительный размер, облегчающий вход зенкера в отверстие, а = (0,5 . 1,0) · t;

φ — главный угол в плане (половина угла при вершине).

При обработке сталей угол φ = 60 º. С целью повышения стойкости зенкеров рекомендуется дополнительная заточка по уголкам под углом φ1 = 30 º. При обработке чугунов угол φ = 60 º или 45 º.

Калибрующая часть зенкера обеспечивает необходимую точность размера отверстия, направляет зенкер в процессе обработки отверстия и служит запасом на его переточку. На ней расположены цилиндрические ленточки шириной f = 0,8. 2,0мм для d = 10.. .80 мм. Радиальное биение ленточек должно быть не более 0,04. 0,06 мм.

Для снижения трения и исключения возможности защемления в отверстии у зенкера предусматривается обратная конусность по ленточкам в пределах 0,04. 0,10 мм на 100 мм длины в зависимости от диаметра инструмента. У твердосплавных зенкеров уменьшение диаметра задается в пределах 0,05. 0,08 мм на длине режущей пластины, а диаметр корпуса инструмента занижается на 0,01. 0,02 мм по отношению к размеру конца твердосплавной пластины.

Увеличение ширины ленточек твердосплавных зенкеров нецелесообразно, так как оно сопровождается налипанием на них мелкой стружки и приводит к снижению стойкости инструмента. При увеличении обратной конусности наблюдаются вибрации и происходит быстрая потеря размера зенкера при его переточке.

Число канавок. Зенкеры изготавливают, как правило, с тремя (хвостовые) или четырьмя (насадные) канавками. Применяются также насадные зенкеры крупных размеров (d > 58 мм) с шестью и более канавками. В тяжелом машиностроении для снятия больших припусков применяют двузубые зенкеры (зенкеры-улитки), насаживаемые на оправки (рис. 4). Они имеют короткие и большие по объему канавки и служат для обработки отверстий диаметром до 300 мм.

Канавки зенкеров обычно винтовые, но могут быть и прямыми, например у твердосплавных зенкеров для обработки сталей и чугунов высокой твердости. У сборных зенкеров со вставными ножами, в том числе с напайными твердосплавными пластинами, канавки косые, наклонные коси.

Рис. 4. Двузубый зенкер-улитка

На рис. 5 показаны некоторые формы канавок, применяемые разными инструментальными заводами. Криволинейная форма канавок (рис. 5, а. д) позволяет упростить изготовление зенкеров и сократить число операций, но требует специальных фасонных фрез. Канавки прямолинейного профиля (рис. 5, ё) часто используются при оснащении насадных зенкеров напайными твердосплавными пластинами.

Рис. 5. Основные формы канавок зенкеров

Для повышения прочности режущих кромок у зенкеров с напайными твердосплавными пластинами создают угол наклона главной режущей кромки +λ (рис. 5.6), предохраняющий от выкрашивания место стыка главных режущих и вспомогательных кромок. Рекомендуется брать угол λ = 12. 15°.

Сборные зенкеры с целью экономии инструментальных материалов оснащают ножами, закрепляемыми в корпусе из конструкционной стали, который обычно крепится на оправке отверстием с конусностью 1:30 и торцовой шпонкой (рис. 6, а,б). Режущие ножи зенкеров изготавливают из быстрорежущей стали Р6М5 или с напайными пластинами из твердых сплавов марок ВК8, Т15К6 и др.

Корпус зенкера снабжен клиновидными пазами с углом 5. 7°, в которые устанавливаются ножи с рифлениями на их опорных поверхностях (рис. 6, а). После износа зенкера возможно регулирование его диаметра за счет перестановки пластин по рифлениям. Недостатком такой конструкции является невозможность регулирования вылета пластин вдоль оси зенкера. Чтобы исправить этот недостаток, зенкеры с опорной стороны дополнительно снабжают клиньями (рис. 6, б). При этом ножи и клинья вставляются в плоские пазы, благодаря чему оказывается возможным двойное регулирование: по диаметру и вдоль оси. Однако конструкция такого зенкера несколько усложняется.

Рис. 6. Типы крепления ножей сборных зенкеров:

а — клиновидные рифленые ножи; б — плоские ножи с клиньями

При обработке отверстий твердосплавными зенкерами условия резания более благоприятны, чем при сверлении, благодаря большей жесткости инструмента, меньшей нагрузке на режущий клин, лучшим условиям отвода стружки и направления инструмента в отверстии.

Для обработки отверстий малых диаметров (d = 8. 20 мм) используют цельные твердосплавные зенкеры, изготавливаемые из пластифицированных заготовок с последующим их спеканием либо полученных путем вышлифовывания профиля алмазными кругами на станках с ЧПУ.

На рис. 7, а показан зенкер малого диаметра с рабочей частью из твердого сплава, соединенный с хвостовиком пайкой встык. Здесь заборный конус зенкера являетсячастью конического центра с углом 2φ = 75°. Число зубьев z = 3, форма профиляканавок и зубьев прямолинейная.

Следует отметить, что стоимость цельных твердосплавных зенкеров довольно высокая. Намного дешевле применение твердого сплава в виде напайных пластин стандартной формы, которые напаивают либо на ножи сборных инструментов (см. рис. 6, а), либо непосредственно на корпусы насадных или хвостовых зенкеров (рис.7, б, в).

Рис. 7. Твердосплавные зенкеры:

а — цельный; б — насадной, с напайными твердосплавными пластинами;

в — хвостовой, с напайными твердосплавными пластинами;

г — с механическим креплением твердосплавных пластин и внутренним охлаждением;

д — комбинированный зенкер-сверло

У насадных твердосплавных зенкеров (рис. 7, б) с целью упрочнения наиболее уязвимых стыков главных и вспомогательных режущих кромок по уголкам затачивают фаски шириной f = 0,5. 0,8 мм под углом φ1 = 30° при φ = 60°. Смещение пластин под углом λ = 10. 15° (см. рис. 5.6) также способствует упрочнению режущих пластин. Такие зенкеры имеют достаточно большие размеры (d = 34. 80 мм).

Наибольший удельный вес в машиностроении составляет обработка отверстий диаметром менее 20 мм. В этом случае используют хвостовые зенкеры (рис. 7, в) с напайкой пластин непосредственно на корпус инструментов (d = 12. 35 мм, z = 3). Здесь с целью облегчения заточки пластин стружечная канавка по длине пластины имеет наклон под углом ω = 10° с последующим плавным переходом в винтовую канавку под углом ω = 20°. Для повышения прочности режущих кромок доводкой попередней поверхности снимают узкие фаски шириной 0,02. 0,05 мм под углом γф =0. -15°.

При обработке закаленных сталей и особо прочных чугунов стружечные канавки у зенкеров выполняют прямыми. В последние годы широко используются зенкеры с механическим креплением неперетачиваемых твердосплавных пластин (рис. 7, г).Такие зенкеры позволяют снимать большие припуски. У них пластины, как правило, крепят винтами, что позволяет получать инструменты компактных конструкций. Часто они изготавливаются как комбинированные инструменты (рис. 7, д), позволяющие производить сверление и зенкерование различных по форме поверхностей, в том числе и торцовых фасок.

Зенкер по металлу

После проведения операции сверления очень часто появляется необходимость повысить качество обработки полученного отверстия. В зависимости от того, какое было сделано отверстие – сквозное или просверлена только часть детали применяется так называемое зенкерование или зенкование. Перевод с немецкого языка этих названий «проходить», «углублять» достаточно точно отражает проделываемую операцию. Зенкерование применяется для механической обработки подготовленных отверстий. Во время этой операции специальными инструментами зенкером или зенковкой производится дополнительное растачивание отверстий с целью повышения качества получаемой поверхности.

Внешне этот инструмент напоминает обыкновенное сверло. Поэтому иногда можно встретить такой термин – зенковочное сверло. Особенности зенкеров по металлу заключаются в наличии большего количества режущих поверхностей. Они выполняются в форме спиральных накладок, режущих кромок или режущих зубьев.

Классификация зенкеров и зенковок

К основным назначениям зенкера относятся:

• подготовка поверхности отверстий перед нарезанием резьбы;
• калибровка отверстий для последующего использования шпилек, болтов или других крепёжных изделий.

Конструкция зенкера по металлу

Операция зенкерования позволяет повысить качество поверхности отверстий до 11, в некоторых случаях до 9 квалитета. Такой уровень точности обработки соответствует шероховатости в 2,5 микрометров. В этом случае устраняются все дефекты, присущие предыдущим операциям: штамповке, литью, сверлению.

Все зенкеры и зенковки делают из быстрорежущей стали. Обычно для них используют легированную сталь (40Х) или углеродистую (Ст45). Чтобы добиться высокого уровня сглаживания и выравнивания (очищения) поверхности отверстия зенкеры имеют несколько режущих кромок.

Классифицируют зенкеры по следующим параметрам:

• точности обработки;
• типу конструкции;
• форме и количеству режущих кромок;
• марке стали, из которой изготовлен инструмент.

По точности обработки все зенкеры подразделяются на две категории:

• зенкер по металлу №1 (используется для подготовительной обработки отверстий перед операцией, так называемого развёртывания);
• зенкер по металлу №2 (применяется для конечной обработки, позволяет получить квалитет точности 11).

По типу конструкции они подразделяются:

• цельные, с коническим хвостовиком;
• цельные насадные;
• цельные хвостовые;
• с пластинами из твёрдого сплава (тип 1);
• насадные с пластинами из твёрдого сплава (тип 2);
• сборные хвостовые с вставленными ножами;
• насадными сборными.

Зенкер насадной Зенкер по металлу цельный насадной

По длине и диаметру зенкер представляет собой аналог спирального сверла. Его рабочая часть состоит из двух составляющих: режущей части и калибрующей. Длина первой части (режущей) зависит от необходимой глубины зенкерования. Вторая часть (калибрующая) представляет собой направляющие вдоль режущей кромки. Их ширина зависит от диаметра обрабатываемого отверстия, то есть от диаметра зенкера и колеблется в интервале от 0,8 до 2,5 миллиметра. Её высота у стандартного зенкера не превышает 0,9 миллиметра.

Конические зенкеры по металлу

Отдельным элементом обработки является зенкование. Их сходство в названии приводит к определённой путанице в понимании сущности этих совершенно различных операций. В процессе зенкерования обрабатывается поверхность подготовленного отверстия на всю его глубину. Зенковка по металлу предполагает обработку только верхней части отверстия. Таким образом, формируются углубления под потайные головки метизов (винтов, болтов, шпилек, заклёпок). Конструктивно зенковка отличается от зенкера формой рабочей части. Она имеет режущие зубья на торце вместе с направляющими цапфами. По форме самой режущей части зенковки изготавливаются трёх видов: конические, цилиндрические и торцовые (ещё их называют цековки).

Цилиндрический зенкер по металлу Устройство цилиндрического зенкера

Виды зенкеров и зенковок:

• Цилиндрические, с диаметром от 10 до 20 мм. Лезвия с напылением из износостойких материалов ГОСТ 12489-71.
• Неделимые конические от 10 до 40 мм. Из легированной стали.
• Целые в виде насадок с поперечником от 32 до 80 мм.
• Конические со специальными пластинами из твердого сплава железа.
• Конические с угловым коэффициентом конуса 60, 90, 120 градусов. Для нанесения фасок под крепёж.
• Округлённая зенковка (цилиндрическая)

Правила проведения зенкерной обработки

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

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

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

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

Этот подбор осуществляется на основании существующих ГОСТ. Для соблюдения технологии обработки необходимо применять эмульсионные охлаждающие составы. Очень часто операцию зенкерования производят перед конечной операцией – развёртыванием. Для этого применяется специальный инструмент, который называется развёртками. В этом случае необходимо выбирать диаметр зенкера меньше и учитывать допустимые припуски на последующую чистовую обработку. Это важно ещё и потому, что допустимые отклонения у зенкера выше, чем у развёртки. Высокие точности обработки требуют учитывать такой фактор, как изнашивание режущих кромок инструмента, что так же сказывается на точности и качестве обработки.

После зенкерования всегда проявляются следующие негативные факторы:

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

Если учесть эти недостатки всегда можно получить отверстие высокого квалитета.

Особенности зенкеров по металлу

Довольно часто домашние мастера сталкиваются с необходимостью изготовить металлическую деталь с высококачественными отверстиями. Однако достичь хорошего качества или высокой точности удаётся далеко не всегда. В таких случаях следует воспользоваться специальным инструментом — зенкером по металлу.

Описание и разновидности зенкеров

Зенкер — это многозубый (многолезвийный) инструмент, который используют для расширения или обработки отверстия в металле. Принцип аналогичен методу сверления, но здесь добавляется специальная насадка — зенкер. Поэтому данный процесс именуют зенкерованием — обработкой отверстия в металле с помощью зенкера.

Внешне зенкера (особенно цельные) напоминают обычное сверло. Главные отличия заключаются в большем количестве зубьев, режущих кромок и спиральных канавок. Использование зенкера по металлу позволяет:

• Расширить диаметр отверстия.
• Сгладить (зачистить) поверхность.
• Достичь максимальной точности отверстия.
• Сделать паз для болтов, шпилек, шурупов или других крепежных элементов.

В современном мире зенкерование в основном применяется в металлообрабатывающей промышленности. В ней по принципу назначения все зенкера по металлу разделяют на 2 большие группы:

• №1. Используется в виде промежуточной обработки с последующим развёртыванием и припуском.
• №2. Окончательная обработка с 4-5 классом точности (квалитет H11).

По типу конструкции различают следующие виды насадок по металлу:

• Цельные;
• Сборные;
• Сварные;
• Имеющие твердосплавные пластины.

Самая низкая цена у цельных изделий, однако, за это придётся расплачиваться более низкой производительностью. Соответственно, у насадок с твердосплавными пластинами скорость резки намного выше, но из-за этого возрастает стоимость самих изделий.

По форме и виду обработки устройства делятся на следующие группы:

• Цилиндрические — применяются для расширения отверстия (от 8 до 10 мм).
• Цилиндрические с направляющей цапфой — позволяют обработать углубление для крепёжных изделий (например, винтов).
• Конические — используются для придания углубления конической формы.
• Торцовые — зачищают торцовые плоскости бобышек, приливов и т. д.

Сравнение со смежными операциями

Так как зенкерование предназначено для работы с готовыми отверстиями, его можно сравнить с рассверливанием. Главное отличие заключается в итоговом результате — зенкерование направлено на исправление погрешностей сверления. Благодаря этому выравнивается соосность, повышается точность и чистота отверстия.

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

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

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

Работа с зенкерами по металлу

В домашних условиях для работы сгодится ручная или электрическая дрель. Но так как зенкерование — это операция, требующая точности, по возможности рекомендуется использовать специальное оборудование. Например:

• Токарные и сверлильные станки — применяются наиболее часто.
• Расточные аппараты — используются реже, как правило, для вторичных операций.
• Вертикальные или горизонтальные фрезерные устройства — редко, в основном на оборудовании с ЧПУ.
• Агрегатные станки — применяются сугубо на производстве, на линиях с узкоспециализированными автоматизированными операциями.

Для качественной обработки важно подобрать правильный металлорежущий инструмент. Для достижения этой цели учитывают следующие факторы:

• Размер инструмента зависит от глубины, диаметра и необходимой точности обработки отверстия.
• Тип оснастки определяется расположением отверстия, материалом самой детали, а также типом обработки.
• Материал металлорежущей оснастки следует подбирать исходя из материала детали и режима работы.

Также при работе с зенкерами следует учитывать тип обрабатываемого металла:

• Отливные отверстия. Чтобы зенкер получил первоначальное направление, их рекомендуется расточить резцом примерно на 5-10 мм в глубину.
• Сталь — обязательное применение смазочно-охлаждающих жидкостей.
• Цветные металлы и чугун — особых требований нет, но для качественной работы также следует воспользоваться СОЖ.

Зенкера по металлу позволят достичь хорошей точности и чистоты поверхности обрабатываемого отверстия. Для зенкерования в большинстве случаев можно обойтись обычной дрелью, но чтобы изготовить высокоточные изделия, потребуется специальный станок по металлу. Также нелишним будет акцентировать внимание на типе обрабатываемого материала и подборе правильного металлорежущего инструмента.