Цековка – инструмент для идеально точных отверстий

Цековка в разных вариантах и видах

В соответствии с ГОСТ цековки делятся на несколько видов:

1. С постоянными цапфами и хвостовиками цилиндрической формы.
2. С переменными цапфами и хвостовиком конической формы.
3. Насадные, со сменными цапфами.
4. Со сменными цапфами и хвостовиком со штифтовым замком.

По материалу изготовления выделяются следующие виды:

• инструмент с рабочей поверхностью из быстрорежущих инструментальных сталей;
• с рабочей поверхностью из твердосплавных сталей.

Основным конструктивным элементом цековок с цапфой является рабочая часть с лезвиями и хвостовик.

Количество лезвий может быть различным, но наибольшее распространение получило трехлезвийное сверло-цековка.

Закрепление инструмента в кулачке патрона станка осуществляется с помощью хвостовика. В зависимости от разновидности инструмента хвостовик может быть цилиндрическим или “конус Морзе”.

Цековки с цапфой позволяют обеспечить лучшую соосность обрабатываемого отверстия и углубления под крепежные элементы. Цапфа в таких инструментах играет роль направляющей. Основное предназначение инструментов с цапфой – цековка торцевых поверхностей бобышек под гайки, шайбы, кольца.

Для снятия больших припусков металла применяются двузубые торцевые зенкеры. Эта разновидность отличается наличием небольшого (0,3 мм) смещения относительно хвостовой и рабочей частей инструмента. Каждый зуб затачивается по задней части под определенным углом. Таким образом формируется передняя режущая часть со смещением по оси и поперечное лезвие с подточкой. Подобная конструкция позволило увеличить показатели точности обработки.

ГОСТ 26258-87 определяет важные технические требования, предъявляемые к цековкам:

• рабочая часть инструмента изготавливается из инструментальной быстрорежущей стали, хвостовик – из стали 45 (ГОСТ 1050-74) или 40Х (ГОСТ 4543-71);
• инструменты диаметром менее 8 мм с цилиндрическим хвостовиком изготавливаются цельными, разновидности с коническим хвостовиком или модели диаметром более 8 мм – сварными;
• режущая часть не должна иметь сколов, прижогов, заусенцев и других дефектов;
• обратная конусность должна быть равномерной по всей длине рабочей части. Для цековок, изготовленных из инструментальных сталей, этот показатель составляет 0,08-0,16 мм, для твердосплавных – 0,05–0,10 мм на 100 мм длины.

Цилиндрические зенкеры.

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…80 мм), 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:

a. по виду обработки — цилиндрические зенкеры [применяются для увеличения диаметра отверстий (рис. 18, а)], зенковки [применяются для обработки цилиндрических или конических углублений под головки болтов, винтов, а также для снятия фасок (рис. 18, б, в), подрезки торцов бобышек и приливов на корпусных деталях (рис. 18, г)];

Рис. 18. 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 зенкерыполучили наибольшее распространение в механообработке. Они могут быть хвостовыми (рис. 19, а) и насадными (рис. 19, 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. 19. Цилиндрические зенкеры: а — хвостовой; б – насадной

Рис. 20. Режущая часть зенкера: а — элементы режущей части; б — формы заточки зубьев зенкера

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…2,0 мм 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. 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 к оси.

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. 21, 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. 21, 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. 21. 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.

Зенкер торцовый сделает отверстие точным

Цекование выполняется на станках с минимальным рабочим ходом. Цекование осуществляется в режимах, сходных с зенкерованием на сверлильных, токарных, расточных и других станках. В некоторых случаях допустимо применение комбинированных инструментов, позволяющих одновременно выполнять несколько операций – сверление, зенкерование, зенкование, цекование и т. д. Все эти операции являются частями сверлильного процесса, выполняемого на специальном оборудовании.

Для повышения производительности применяются станки, имеющие возможность смены типов режущего инструмента.

После сверления в отверстии образуются незначительные дефекты, которые можно устранить при помощи зенковки, а также цекованием или расточкой. Цекование является заключительным процессом в обработке отверстий. С помощью этой операции отверстию придается необходимая геометрическая форма, а с его поверхности устраняются деформации, шероховатости, которые остаются после сверления.

Для цекования применяются торцевые зенкеры, имеющие зубья на торце. В ходе цекования создаются углубления под шляпки метизов, обеспечивающие в дальнейшем их надежную фиксацию. В зависимости от вида используемого инструмента, создаются конусные и цилиндрические углубления.

Параметры режима резания при цековании:

• Скорость резания. Параметр определяется исходя из диаметра металлорежущего инструмента и частоты его вращения. При определении необходимой скорости резания обязательно должны учитываться поправочные коэффициенты. На основе расчетных данных вычисляется частота вращения шпинделя.
• Подача. Это значение равно расстоянию в миллиметрах, на которое за один полный оборот переместится режущая часть инструмента по отношению к оси заготовки. Рассчитывается по табличным данным, исходя из обрабатываемого материала, паспортных данных и технических параметров станка.
• Глубина резания. Параметр рассчитывается как половина диаметра режущего инструмента минус диаметр предварительного отверстия. Для сравнения – при сверлении глубина резания определяется равной половине диаметра сверла.
• Мощность резания (эффективная и потребная). При определении потребной и эффективной мощности резания рассчитывается коэффициент рациональности выбранных режимов резания. Расчет коэффициента осуществляется по формуле – потребная мощность, деленная на мощность двигателя станка. Наиболее рациональными показателями является К = 0,85–0,9. Если расчетные показатели будут отличаться от рациональных, определение режимов резания нужно повторить.

Виды инструментов для обработки отверстий

И зенковка, и зенкер по своим геометрическим параметрам должны соответствовать требованиям, которые указывают соответствующий ГОСТ или Технические условия (ТУ). Рабочая часть зенкера состоит из множества режущих лезвий. Используется он для того, чтобы выполнять обработку отверстий, предварительно полученных методом сверления. В зависимости от конструктивного исполнения и сферы применения различают следующие виды зенкеров.

• Цилиндрические инструменты, на рабочую часть которых нанесено покрытие из износоустойчивого материала. Зенкеры данного типа, требования к которым регламентирует ГОСТ 12489-71, выпускаются с диаметрами от 10 до 20 мм.
• Цельные зенкеры конического типа, выпускаемые в диапазоне диаметров 10–40 мм. Материалом для изготовления этих инструментов, характеристики которых должны соответствовать требованиям ТУ 2-035-923-83, может выступать легированная быстрорежущая сталь, а также инструментальные стальные сплавы. При этом на рабочую поверхность такого зенкера наносится износоустойчивое покрытие. Инструменты, относящиеся к данной категории, могут использоваться для обработки отверстий, выполненных в стальных и чугунных деталях.
• Зенкеры цельного насадного типа, диаметр которых может находиться в интервале 32–80 мм. Они изготавливаются в соответствии с требованиями, которые устанавливает ГОСТ 12489-71.
• Конические зенкеры, которые могут быть двух типов: тип 1, выпускаемый по ГОСТ 3231-71, и тип 2 – насадной зенкер, требования к характеристикам которого регламентируются положениями того же нормативного документа. Зенкеры двух данных типов отличаются только наличием пластин на их рабочей части, которые изготавливаются из твердосплавного материала.

Зенкер с направляющей цапфой

Зенковка также относится к категории многолезвийных режущих инструментов, но от зенкера ее отличает перечень технологических задач, которые можно решать с ее помощью. В частности, используя ее, можно выполнять углубления в предварительно выполненных отверстиях, формировать на их поверхности фаски и т.д. Различают следующие виды зенковок в зависимости от их конструктивного исполнения.

• Конические зенковки, рабочая поверхность которых может изготавливаться с углами 60, 90 и 120°. Производство таких зенковок регламентирует ГОСТ 14953-80Е, а используются они для обработки отверстий под крепежные элементы, металлические изделия, а также для снятия внутренних фасок.
• Зенковки цилиндрического типа, которые могут выпускаться с коническим или цилиндрическим хвостовиком, а также с износоустойчивым покрытием на рабочей поверхности. Нормативным документом, положениями которого регламентируются требования к характеристикам цилиндрических зенковок, является ГОСТ 2И22-2-80. При помощи такого инструмента обычно обрабатывают поверхности опорного типа.

Сферы применения зенковки

Зенкование и зенкерование, несмотря на то, что используются для обработки предварительно подготовленных отверстий, имеют ряд принципиальных отличий. Основным назначением зенкования является формирование в верхней части предварительно подготовленного отверстия конических или цилиндрических углублений, которые необходимы для того, чтобы скрывать головки используемых крепежных элементов.

Коническая зенковка с хвостовиком Морзе тип 8, материал режущей части — сталь HSS (аналог Р6М5)

По степени чистоты формируемого в процессе выполнения зенкования углубления такую технологическую операцию относят к получистовой. Как правило, ее выполняют перед развертыванием отверстий в заготовках из различных материалов. В качестве оборудования, на котором выполняется зенкование, могут использоваться сверлильные, токарные, фрезерные и расточные станки. Отличительной особенностью такой технологической операции является то, что выполняют ее на малых оборотах, совершаемых зенковкой или обрабатываемой заготовкой.

По конструктивному исполнению различают зенковки:

• конические (ГОСТ 14953-80);
• цилиндрического типа.

Типы конических зенковок

Отдельную категорию зенковок составляют шарошки, которые изготавливаются из твердосплавных материалов и используются преимущественно для выполнения шлифовально-обдирочных работ. Еще одним типом зенковок, которые применяются для обработки и снятия фасок в отверстиях, расположенных в труднодоступных местах, являются инструменты обратного типа. Специалисты, которые часто работают с зенковками данного типа, предпочитают иметь в своем распоряжении целые их наборы, которые позволяют выполнять обработку отверстий с различными геометрическими параметрами.

Шарошка – разновидность зенковки, используемая для прирезки клапанов двигателя внутреного сгорания

Выпускаемые по ГОСТ 14953-80 зенковки конические имеют стандартную конструкцию, составными элементами которой являются хвостовик и рабочая часть с передним концом, заточенным под конус. Угол конуса, который формируют боковые поверхности передней части такой зенковки, может составлять 60, 75, 90 или 120°. ГОСТ 14953-80 регламентирует и количество зубьев на рабочей части, которое зависит от ее диаметра.

Так, на зенковках различных диаметров (12–60 мм) может содержаться от шести до двенадцати режущих зубьев. В зависимости от длины используемого для обработки инструмента, которая также регламентируется положениями нормативного документа, для его поддержки на станке может использоваться цапфа, обеспечивающая соосность формируемой поверхности.

Типы стандартных конических зенковок

Цилиндрические зенковки, в отличие от конического инструмента (выпускаемого по требованиям, которые оговаривает ГОСТ 14953-80), целенаправленно используются для подрезания фасок под металлические изделия. Рабочая часть такой зенковки, обычно имеющая износоустойчивое покрытие, напоминает сверло, но отличается от него большим количеством режущих зубьев. В зависимости от диаметра рабочей части, на ней может быть от 4 до 10 режущих зубьев. Чтобы надежно зафиксировать положение такого инструмента в процессе его работы, на его торце имеется специальная направляющая цапфа – цельная или съемная. Наиболее удобными и практичными в использовании являются зенковки со съемными цапфами. Кроме того, для большей эффективности выполняемой обработки на зенковку могут устанавливать дополнительную режущую насадку.

Для того чтобы при помощи одной зенковки обработать несколько отверстий на одну глубину, инструмент оснащают специальной державкой с ограничителем, который может быть неподвижным или вращающимся. Режущий инструмент в таком случае крепится в державке, а его рабочая часть выступает из ее упора на величину, равную глубине обрабатываемого отверстия.

Эти фаски на отверстиях были выполнены конической зенковкой

Материалом для изготовления зенковок могут служить различные металлы и сплавы, в частности:

• углеродистые инструментальные стали;
• легированные быстрорежущие стальные сплавы;
• твердосплавные материалы.

Для обработки отверстий, выполненных в мягких металлах, а также в таких материалах, как дерево или пластик, применяются зенковки, изготовленные из стальных сплавов. Если же необходимо выполнять обработку отверстий, которые выполнены в изделиях из более твердых металлов, то для этого используют твердосплавные зенковки. Последние в состоянии выдерживать значительные нагрузки, возникающие при обработке металлов с высокой твердостью.