Инструмент для обработки отверстий под коническую резьбу. Сверление, зенкерование, нарезание резьбы. Этапы работы с конической разверткой

Развертка коническая (ГОСТ 10083-81) – один из видов большого класса инструментов, которые призваны корректировать грубо проделанное отверстие в какой-либо поверхности. О ее работе мы и поговорим ниже.

Развертка ручная коническая и другие разновидности приспособления

Для того чтобы получить отверстия с чистой поверхностью или же в случае, если требуется точная подгонка отверстия под какую-то шлифованную деталь, производится процесс, называемый развертыванием. Его можно выполнить вручную или же использовать для этого сверлильный станок, на который устанавливаются развертки. В первом случае при производстве работ ручная коническая развертка .

Эти инструменты бывают цилиндрическими, коническими и ступенчатыми (по типу отверстия, обрабатываемого ими). В отношении точности они делятся на следующие: указывающие квалитет (для цилиндрических разверток), те, что указывают качество (черновые, чистовые и промежуточные между ними – для конических типов). Сюда же можно отнести развертки цилиндрические с калиброванным припуском, необходимые для того, чтобы дальше шлифовать инструмент до нужного размера. И последний тип в этой группе – регулируемые развертки.

По тому, каким способом зажимаются, они делятся на:

• ручные (у них имеется квадратный хвостик под вороток),
• машинные (с цилиндрическим или коническим хвостовиком),
• насадные для машин (устанавливаются на специальную оправку, как правило, нужны для инструментов, имеющих большие размеры).

На рабочей части этого приспособления есть нарезанные зубья, как правило, их от 6 до 14, вдоль них расположены канавки, образующие режущие кромки.

Часть, которая находится снизу развертки, предназначена для снимания стружки, а та, что вверху, названная калибрующей, может пускать инструмент в нужном направлении, чтобы полностью калибровать отверстия. В целом инструмент необходим для того, чтобы развертывать конусные отверстия. Припуск, допускаемый при черновом этапе работ, составляет не более пятой части одного миллиметра, а для чистового принимается равным десятой части миллиметра.

Развертывание – какие ошибки нельзя допускать?

Для получения как можно более чистой обработанной поверхности, а также, чтобы охлаждать инструмент во время работы, отверстия, которые были сделаны сверлом в стальном изделии, смазываются маслом из минералов. В случае же, если рабочая поверхность является медной, отверстие обрабатывают эмульсией, при алюминии – скипидаром, а если это латунь или бронза – отверстия оставляют без смазки, так как они развертываются в сухом состоянии .

Высокого качества процесса обрабатывания можно достичь, если в развертке имеется довольно много кромок, режущих металл. Именно благодаря этому инструментом можно снимать малый припуск. Ведь, снимая маленькую толщину металла, можно получить довольно высокую точность.

Частой ошибкой является неправильный выбор инструмента для развертывания: многие для этой цели выбирают вместо развертки зенкер. Это получистовой инструмент, не способный показать большую точность, у него меньше режущих заточек, да и вообще он предназначен для других целей. Поэтому к выбору инструмента нужно подходить внимательно. Да и в рамках одного вида инструментов следует грамотно выбирать тип.

Развертка коническая – особенности инструмента

Один из видов разверток, описываемый в этой статье, конический, применяют при работе, проходящей в более сложных условиях, чем те, когда работают цилиндрическими типами. Это связано с тем, что у последних небольшие режущие кромки, а припуск они снимают незначительный. Конические же развертки, напротив, для резки используют всю свою длину. В связи с этим, при работе с ними скорость работы и подача металла происходят медленнее, чем если бы использовался цилиндрический вид разверток.

Вышеупомянутые инструменты конического типа используют, чтобы развертывать конические отверстия. Для этого в комплекте находится три элемента: обдирочный, промежуточный и чистовой инструменты . Изготавливаются они для устройства конических резьб и конуса Морзе. Для качественного производства применяется сталь марок УЮА, У12А и прочие, а также пластинки, выполненные из твердых сплавов. Интересная особенность конических разверток заключается в следующем. У них на зубьях, расположенных прямолинейно, устраиваются поперечные прорези, через которые выводится снятая стружка, при этом они расположены не по всей длине зуба, что позволяет работать с инструментом, прилагая небольшие усилия.

Черновая развертка выполняется ступенчатой. При этом она обычно имеет вид отдельных зубьев, дробящих стружку на части.

Это приспособление может быть выполнено и в форме пирамиды с тремя, пятью или восемью гранями, с режущими ребрами. Конические развертки могут быть винтовыми, притом всего с одним или парой зубьев. Размер винтовых инструментов составляет в диаметре до 5 см, они широко используются при ремонте паровозов. Такой инструмент сегодня нашел достаточно большое применение в сфере строительства и ремонта благодаря своей долговечности, надежности, а также фактору, который заключается в том, что такой разверткой можно обрабатывать отверстия с большим припуском, а особенно при наличии в них отверстий шпоночного паза. К минусам можно отнести то, что для смены развертки, в случае надобности, может потребоваться немало времени.

Этапы работы с конической разверткой

Промежуточная коническая развертка устроена так: её прорези делаются меньше, да и профиль их отличается. Если же упомянуть чистовую развертку, то на ней никаких канавок для лома стружек нет. Ступени на зубьях расположены по винтовой линии на конусе, угол которого равен значению, отмеченному на наклоне конуса Морзе. Поэтому направление, по которому идет резьба, совпадает с тем, в какую сторону производится резание.

После предварительной обработки отверстия другим инструментом берется развертка, которой цилиндрическое отверстие мы превращаем в коническое или же с помощью которой проводим калибровку. Зубья на ней, число которых колеблется от трех до восьми (зависит от размеров конуса для обработки), сзади имеют тыльную поверхность. Шаг этого инструмента, как правило, делается равным предыдущим шагам и является равномерным.

Конические развертки, применяемые для кранов и инструментов, обычно изготавливают по одной для каждого отверстия. Их элементы конструктивного плана выбираются по такому же принципу, как и в случае с цилиндрическими развертками. Для отверстий, конус которых планируется делать малым (от 1/50 до 1/30) применяют лишь одну развертку. Если же конусность решают сделать большой, в этом случае необходимо срезать большой и неравномерный припуск. Из-за этого развертывание делается при помощи комплекта инструментов, состоящего из трех экземпляров.

Принцип черновой развертки напоминает , упомянутого выше. В ней есть режущая ступенчатая кромка, благодаря которой получается ступенчатое отверстие. После неё используется промежуточный тип. Взглянув на этот инструмент, легко увидеть канавки для разделения стружек, они сделаны в виде резьбы. Последней применяется чистовая развертка, снимающая мелкую стружку всей своей кромкой, удобно устроенной для резания. Её зубья острые, имеют один и тот же шаг. Скорость, с которой режут металл при развертывании с использованием конических инструментов, – 6-10 м/минуту. Для измерения поверхности применяют такие приборы, как угломеры, калибры и шаблоны.

Вопрос о том, как нарезать резьбу метчиком, возникает в тех случаях, когда предварительно выполненное отверстие необходимо подготовить для размещения в нем болта, винта, шпильки и резьбового крепежного элемента любого другого типа. Именно метчик в подобных ситуациях является основным инструментом, позволяющим быстро и точно нарезать внутреннюю резьбу с требуемыми геометрическими параметрами.

Разновидности и сферы применения метчиков

Нарезание внутренней резьбы может выполняться вручную или с использованием станков различного типа (сверлильных, токарных и др.). Рабочими инструментами, которые выполняют основную работу по нарезанию внутренней резьбы, являются машинно-ручные или машинные метчики.

На различные виды метчики делят в зависимости от целого ряда параметров. Общепринятыми считаются следующие принципы классификации метчиков.

1. По способу приведения во вращение различают машинно-ручные и машинные метчики, при помощи которых осуществляется нарезка внутренней резьбы. Машинно-ручные метчики, оснащенные квадратным хвостовиком, используют в комплекте со специальным приспособлением с двумя ручками (это так называемый вороток, держатель метчиков). При помощи такого приспособления метчик приводится во вращение и нарезает резьбу. Нарезка резьбы метчиком машинного типа осуществляется на металлорежущих станках различного типа, в патроне которых такой инструмент и фиксируется.
2. По способу, которым нарезают внутреннюю резьбу, различают универсальные (проходные) и комплектные метчики. Рабочая часть первых разделена на несколько участков, каждый из которых отличается от остальных своими геометрическими параметрами. Участок рабочей части, который первым начинает взаимодействовать с обрабатываемой поверхностью, выполняет черновую обработку, второй – промежуточную, а третий, расположенный ближе к хвостовику, – чистовую. Для нарезки резьбы комплектными метчиками требуется использование нескольких инструментов. Так, если комплект состоит из трех метчиков, то первый из них предназначен для выполнения черновой обработки, второй – для промежуточной, третий – для финишной. Как правило, комплект метчиков для нарезания резьбы определенного диаметра включает в себя три инструмента, но в отдельных случаях, когда обработке подвергаются изделия, изготовленные из особо твердого материала, могут использоваться наборы, состоящие из пяти инструментов.
3. По типу отверстия, на внутренней поверхности которого необходимо нарезать резьбу, различают метчики для сквозных и глухих отверстий. Инструмент для обработки сквозных отверстий характеризуется удлиненным конусным кончиком (заходом), который плавно переходит в рабочую часть. Такую конструкцию чаще всего имеют метчики универсального типа. Процесс нарезания внутренней резьбы в глухих отверстиях осуществляется метчиками, конусный кончик которых срезан и выполняет функцию простейшей фрезы. Такая конструкция метчика позволяет нарезать с его помощью резьбу на всю глубину глухого отверстия. Для нарезания резьбы данного типа, как правило, используется комплект метчиков, приводимых во вращение вручную, при помощи воротка.
4. По конструкции рабочей части метчики могут быть с прямыми, винтовыми или укороченными стружкоотводящими канавками. Следует иметь в виду, что использовать метчики с канавками различного типа можно для нарезания резьбы в изделиях из относительно мягких материалов – углеродистых, низколегированных стальных сплавов и др. Если же резьбу необходимо нарезать в деталях, изготовленных из очень твердых или вязких материалов (нержавеющих, жаропрочных сталей и др.), то для этих целей используют метчики, режущие элементы которых располагаются в шахматном порядке.

Метчики, как правило, применяются для нарезания метрической резьбы, но есть инструменты, с помощью которых нарезают трубную и дюймовую внутреннюю резьбу. Кроме того, различаются метчики и по форме своей рабочей поверхности, которая может быть цилиндрической или конической.

Подготовка к нарезанию внутренней резьбы

Для того чтобы процесс нарезания внутренней резьбы при помощи метчика не вызывал особых затруднений и завершился качественным результатом, необходимо правильно подготовиться к этой технологической операции. Все способы нарезания резьбы при помощи метчика предполагают, что в обрабатываемой детали уже выполнено отверстие с соответствующим диаметром. Если внутренняя резьба, которую необходимо нарезать, имеет стандартный размер, то для определения диаметра подготовительного отверстия может быть использована специальная таблица с данными по ГОСТу.

Таблица 1. Диаметры отверстий, высверливаемых под стандартную метрическую резьбу

В том случае, если резьба, которую надо нарезать, не относится к категории стандартных, рассчитать диаметр отверстия для ее выполнения можно по универсальной формуле. Прежде всего необходимо изучить маркировку метчика, в которой в обязательном порядке указываются тип нарезаемой резьбы, ее диаметр и шаг, измеряемые в миллиметрах (для метрических). Затем, чтобы определить размер поперечного сечения отверстия, которое надо просверлить для резьбы, достаточно от ее диаметра вычесть шаг. Например, если для нарезания нестандартной внутренней резьбы будет использоваться инструмент с маркировкой М6х0,75, то диаметр подготовительного отверстия рассчитывается следующим образом: 6 – 0,75 = 5,25 мм.

Для стандартных резьб, относящихся к категории дюймовых, также существует таблица, позволяющая правильно выбрать сверло, с помощью которого выполняют подготовительные работы.

Таблица 2. Диаметры отверстий, высверливаемых под дюймовую резьбу

Важным для получения качественного результата является вопрос не только о том, чем нарезают резьбу, но и о том, каким сверлом выполнять подготовительное отверстие. Выбирая сверло, необходимо обращать внимание на параметры и качество его заточки, а также на то, чтобы оно вращалось в патроне используемого оборудования без биения.

Угол заточки режущей части подбирается в зависимости от того, какой твердостью обладает материал, который необходимо сверлить. Чем выше твердость материала, тем больше должен быть угол заточки сверла, но это значение не должно превышать 140°.

Как правильно нарезать резьбу? Для начала надо подобрать инструменты и расходные материалы:

1. электрическую дрель или сверлильный станок, способные работать на низких оборотах;
2. сверло, диаметр которого рассчитывается или подбирается по справочным таблицам;
3. сверло или зенковку, при помощи которых с края подготовленного отверстия будет сниматься фаска;
4. комплект метчиков соответствующего размера;
5. ручной держатель для метчиков (вороток);
6. слесарные тиски (если изделие, в котором надо нарезать резьбу, необходимо зафиксировать);
7. керн;
8. молоток;
9. машинное масло или другой состав, которым в процессе обработки необходимо смазывать как метчик, так и нарезаемый им участок резьбы;
10. ветошь.

Особенности технологии

При нарезании внутренней резьбы метчиком руководствуются следующим алгоритмом.

• В том месте на поверхности обрабатываемой детали, где будет сверлиться отверстие для нарезки резьбы, необходимо сформировать углубление для более точного захода сверла, используя керн и обычный молоток. Сверло фиксируется в патроне электродрели или сверлильного станка, на которых выставляются невысокие обороты вращения инструмента. Перед началом сверления режущую часть сверла необходимо обработать смазывающим составом: смазанный инструмент легче входит в структуру обрабатываемого материала и создает меньшее трение в зоне выполнения обработки. Смазывать сверло можно кусочком обычного свиного сала или солидолом, а при обработке вязких материалов для этих целей используют машинное масло.
• Если нарезать резьбу необходимо в деталях небольшого размера, их следует предварительно зафиксировать, используя для этого слесарные тиски. Начиная сверление, инструмент, зафиксированный в патроне оборудования, надо расположить строго перпендикулярно к поверхности обрабатываемой детали. Следует регулярно смазывать метчик и следить за тем, чтобы он не перекашивался и двигался строго в заданном направлении.
• На входе в выполненное отверстие, как уже говорилось выше, надо снять фаску, глубина которой должна составлять 0,5–1 мм (в зависимости от диаметра отверстия). Для этой цели можно использовать сверло большего диаметра или зенковку, установив их в патроне сверлильного оборудования.
• Процесс нарезания внутренней резьбы начинается с метчика №1, который первым устанавливается в вороток. Не следует забывать о смазке, которая обязательно должна быть нанесена на метчик для нарезания резьбы. Положение метчика относительно обрабатываемого отверстия надо выставить в самом начале работы, так как потом, когда инструмент будет находиться уже внутри отверстия, сделать это не получится. Нарезая резьбу метчиком, необходимо придерживаться следующего правила: 2 оборота метчика делается по ходу нарезания резьбы, 1 – против хода. Когда метчиком делается один оборот назад, с его режущей части сбрасывается стружка и уменьшается нагрузка на него. Нарезание резьбы плашкой выполняется по аналогичной методике.
• Нарезав резьбу метчиком №1, в вороток устанавливают инструмент №2, а после него – №3. Обработка ими выполняется по вышеописанной методике. При нарезании резьбы метчиками и плашками необходимо чувствовать, когда инструмент начинает вращаться с усилием. Как только наступает такой момент, следует провернуть вороток в обратную сторону, чтобы сбросить стружку с режущей части инструмента.

Сверление - это слесарная операция, представляющая собой один из видов резания металла с помощью инструмента, называемого сверлом, совершающего вращательные и поступательные движения.

Сверление является весьма распространенной операцией, как на разнообразных машиностроительных заводах, так и в слесарных и механических мастерских, особенно при монтажно - сборочных работах.

Сверление применяют для получения отверстий не высокой степени точности, и для получения отверстий под нарезание резьбы,

зенкирование и развёртыва-ния.

Сверление применяется:

Для получения неответственных отверстий невысокой степени точности и значительной шероховатости, например под крепёжные болты, заклёпки, шпильки и т.д.;

Для получения отверстий под нарезание резьбы, развёртывания и зенкерование.

Свёрла бывают различных видов и изготовляются из быстрорежущих, легированных и углеродистых сталей, а также оснащаются пластинками из твёрдых сплавов.

Сверло имеет две режущих кромки. Для обработки металлов различной твёрдости, применяют свёрла с различным углом наклона винтовой канавки. Для сверления стали пользуются свёрлами с углом наклона канавки 18…30 градусов, для сверления лёгких и вязких металлов – 40…45 градусов, при обработки алюминия, дюралюминия и электрона – 45 градусов.

Хвостовики у спиральных свёрл могут быть коническими и цилиндрическими.

Конические хвостовики имеют свёрла диаметром 6…80мм. Эти хвостовики образуются конусом Морзе.

Шейка сверла, соединяющая рабочую часть с хвостовиком, имеет меньший диаметр, чем диаметр рабочей части.

Свёрла бывают оснащённые пластинками из твёрдых сплавов, с винтовыми, прямыми и косыми канавками, а также с отверстиями для подвода охлаждающей жидкости, твёрдосплавных монолитов, комбинированных, центровочных и перовых свёрл. Эти свёрла изготовляют из инструментальных углеродистых сталей У10, У12, У10А и У12А, а чаще – из быстрорежущей стали Р6М5.

Зенкерование. Зенкерованием называется процесс обработки зенкерами цилиндрических и конических необработанных отверстий в деталях, полученных литьём, ковкой штамповкой, сверлением, с целью увеличения их диаметра, качества поверхности, повышения точности (уменьшение конусности, овальности).

Зенкеры. По внешнему виду зенкер напоминает сверло, но имеет больше режущих кромок (три – четыре) и спиральных канавок. Работает зенкер как сверло, совершая вращательное движение вокруг оси, а поступательное – вдоль оси отверстия. Зенкеры изготавливают из быстрорежущей стали; они бывают двух типов – цельные с коническим хвостиком и насадные. Первые для предварительной, а вторые для окончательной обработки отверстий.

Для получения правильного и чистого отверстия припуски на диаметр под зенкерование должен составлять 0,05 диаметра (до 0,1мм).

Зенкерованием называется процесс обработки зенкерами (рисунок 13.1) цилиндрических отверстий после отливки, штамповки или после сверления.

Зенкерование: а - цилиндрических отверстий, б - торцовых поверхностей, в - зенкер (коллаж автора)

Зенкерованне обеспечивает точность отверстия в пределах 9-11-го квалитетов и шероховатость поверхности в пределах Ra 10...2,5 (Rz = 40...10) мкм, ликвидирует овальность, конусность и другие дефекты.

Так как у зенкеров в отличие от сверл не две, а три или четыре режущие кромки, нет перемычки и направление благодаря большей жесткости лучше, чем у сверла, зенкерованне выполняют с подачами в несколько раз большими, чем сверление, поэтому рекомендуется по возможности рассверливание отверстий заменять зенкерованием.

Зенкерование большей частью является промежуточной операцией между сверлением и развертыванием, поэтому диаметр зенкера должен быть меньше окончательного отверстия на величину припуска, снимаемого разверткой.

Зенкование. Зенкованием называется процесс обработки специальным инструментом цилиндрических или конических углублений и фасок просверленных отверстий под головки болтов, винтов и заклёпок.

Зенковки бывают:

1. цилиндрическая имеющая направляющую цапфу, рабочую часть, состоящую из 4…8 зубьев и хвостовика;

2. коническая имеет угол конуса при вершине 30, 60, 90 и 120 градусов;

Нарезание резьбы. называется ее образование снятием стружки (а также пластическим деформированием) на наружных или внутреннех поверхностях заготовок деталей.

Резьба бывает наружной и внутреней. Деталь (стержень) с наружной резьбой называется винтом, а с внутренней - гайкой. Эти резьбы изготовляют на станках и вручную.

Общие сведения. Резьбы на деталях получают нарезанием на свелильных, резьбонарезных и токарных станках, а также накатыванием, то есть методом пластических деформаций. Инструментом для накатывания служат накатные плашки, накатные ролики и накатные головки. Иногда резьбу нарезают вручную.

Внутреннюю резьбу нарезают метчиками, наружную - плашками, прогонками и другими инструментами.

Инструмент для нарезания внутренней резьбы. Метчики. Метчики делят по назначению - на ручные, машинно-ручные и машинные; в зависимости и от профиля нарезаемой резьбы - для метрической, дюймовой трубной резьб; по конструкции - на цельные, сборные (регулируемые и самовыключающиеся) и специальные.

Метчик состоит из двух основных частей - рабочей и хвостовой.

Рабочая часть представляет собой винт с несколькими продольными прямыми или винтовыми канавками и служит для нарезания резьбы. Метчики с винтовыми канавками применяют для нарезания точных резьб. Рабочая часть метчика состоит из заборной и калибрующей.

Заборная (или режущая) часть обычно делается в виде конуса; она производит основную работу при нарезании резьбы.В метчиках для вязких металлов на заборной части имеется скос 6...100 в направлении, обратном направлению резьбы: при,правой резьбе скос левый, при левой - правый. Это улучшает отвод стружки.

Калибрующая (направляющая) часть - резьбовая часть метчика, смежная с заборной частью. Она направляет метчик в отверстие и калибрует нарезаемое отверстие.

Хвостовик - стержень служит для. закрепления метчика в патроне или удержания его в воротке (при наличии квадрата) во время работы.

Резьбовые части метчика, ограниченные канавками, называются режущими перьями. Режущие перья (зубья) имеют форму клина.

Клепка

Клепкой металла называется соединение двух или нескольких деталей при помощи заклепок, представляющих собой цилиндрические стержни с головками.

Клепка металла применяется для создания неразъемного соединения деталей, а также соединения листового полосового и фасонного металла. Заклепочные соединения применяют при ремонтах воздуховодов и вентиляторов, а также при изготовлении отдельных деталей вентиляционных систем.

Клепка металла подразделяется на холодную, горячую и смешанную. Заклепки изготовляются из мягкой стали и состоят из цилиндрического стержня и головки, называемой закладной.

Головка, которая расклепывается на другом конце стержня и служит для скрепления деталей, называется замыкающей. Клепка называется обыкновенной, если обе головки заклепки находятся над поверхностями склепанных деталей, и потайной, если головки заклепки помещены заподлицо с поверхностями склепанных частей.

Толщина заклепок выбирается расчетом. Длина стержня заклепки между головками не должна превышать пяти диаметров стержня; в случае отсутствия этого соотношения следует заклепочное соединение заменить болтовым. Клепку производят на специальных стальных поддержках, имеющих углубление по форме головки заклепки, чтобы не смять ее при расклепывании.

Чтобы поддержка не отскакивала от головки при нанесения ударов молотком, вес ее должен быть в 4-5 раз больше веса молотка. Молоток по весу выбирают в зависимости от диаметра стержня заклепки.

Для склепывания деталей, кроме слесарного молотка (лучше с квадратным бойком) и стальной поддержки, применяют стальную натяжку для уплотнения и прижимания склепываемых деталей друг к другу и к головке заклепки и стальную обжимку для окончательного формирования замыкающей головки.

Натяжки и обжимки изготовляются из инструментальной стали У8. Их рабочий конец на длине около 15 мм закаливается