2. Обработка отверстий малых диаметров

Отверстия малых диаметров в корпусных деталях бывают гладкими и резьбовыми. Гладкие отверстия могут быть точными (от 9 квалитета и точнее) или неточными. Но, как правило, отверстия малых диаметров не имеют такого точного координатного расположения, как отверстия большого диаметра, в которых располагаются опоры валов, несущих зубчатые передачи. Если эти отверстия используются для крепления различных конструктивных элементов, то расстояние между ними колеблется в пределах от ± 0,15 до ± 0,25 мм в зависимости от величины этого расстояния.

Если начинать обработку со сверления, то следует учитывать, что такое начало может не дать требуемого координатного положения обработанных отверстий. Сверло в первоначальный момент работы соприкасается с обрабатываемой поверхностью перемычкой, которая затрудняет врезание инструмента в металл. Вершина сверла имеет тенденцию соскользнуть в сторону. В дальнейшем также сохраняется тенденция увода сверла в сторону в связи с неравной протяженностью обеих режущих кромок.

Повысить стабильность положения отверстий малого диаметра можно за счет использования в качестве первого инструмента центровочного сверла. Задача центровочного сверла – создать в точном координатном положении лунку, которая направит в дальнейшем сверло и обеспечит стабильное положение отверстия с допуском ± 0,15 мм. Одним центровочным сверлом можно просверлить все отверстия в корпусной детали, независимо от их диаметра, изменяя только глубину центрования. Чем больше диаметр отверстия, тем больше должна быть эта глубина. Правило следующее: перемычка должна разместиться в лунке, созданной конусом центровочного сверла.сверла.

Более широкий допуск позволяет изменить схему обработки по сравнению с отверстиями с более точным координатным расположением осей. Если начинать обработку со сверления, то следует учитывать, что такое начало может не дать требуемого координатного положения обработанных отверстий. Сверло в первоначальный момент работы соприкасается с обрабатываемой поверхностью перемычкой, которая затрудняет врезание инструмента в металл. Вершина сверла имеет тенденцию соскользнуть в сторону. В дальнейшем также сохраняется тенденция увода сверла в сторону в связи с неравной протяженностью обеих режущих кромок.

Повысить стабильность положения отверстий малого диаметра можно за счет использования в качестве первого инструмента центровочного сверла. Задача центровочного сверла – создать в точном координатном положении лунку, которая направит в дальнейшем сверло и обеспечит стабильное положение отверстия с допуском ± 0,15 мм. Одним центровочным сверлом можно просверлить все отверстия в корпусной детали, независимо от их диаметра, изменяя только глубину центрования. Чем больше диаметр отверстия, тем больше должна быть эта глубина. Правило следующее: перемычка должна разместиться в лунке, созданной конусом центровочного сверла.

Для обработки гладкого отверстия пятого – седьмого квалитетов точности можно предложить следующую схему обработки: центрование – сверление – зенкование фаски – предварительное развертывание – окончательное развертывание. Зенкование выполняется зенковкой, которая является коническим зенкером, предназначенным для обработки фасок в отверстиях. Если сверление происходит достаточно успешно, а это бывает в случае качественной заточки сверла, обеспечившей симметричное расположение перемычки и равенство обеих режущих кромок, то можно обойтись одним развертыванием вместо двух. Отверстия девятого квалитета нужно зенкеровать без использования развертывания. Менее точные отверстия сверлить без зенкерования и развертывания.

В конструкции часто встречаются винты, головки которых спрятаны в выточку корпусной детали, именуемую цековкой. Точно такое название (цековка) имеет инструмент для их образования. Этот инструмент является зенкером, имеющим направляющую часть по диаметру ранее просверленного отверстия. Если выточка находится со стороны захода режущего инструмента (прямая цековка), то никаких трудностей в ее обработке не возникает. Но зачастую в конструкции заготовки имеется обратная цековка. При работе на станках с ручным управлением для ее образования через просверленное отверстие вводится оправка. Затем на оправку рабочий надевает и скрепляет с ней режущую часть инструмента. Включает вращение шпинделя и движение подачи на стенку корпуса. Происходит резание и образование обратной цековки в стенке корпуса. Затем вывод режущей части инструмента из контакта с заготовкой, ручной съем ее с оправки, вывод оправки из отверстия.

На станках с ЧПУ желательно не заниматься подобными ручными работами. Можно предложить расточные инструменты, которые могут беспрепятственно проходить через просверленные отверстия, затем раскрываться, обрабатывать цековку, вновь сворачиваться и выходить из отверстия. Представляют интерес головки фирмы Erix, использующие для изменения своего состояния силы инерции. Головки этой фирмы состоят из трех деталей: оправки, режущей пластины и оси, на которой пластина могут поворачиваться на 90 градусов. В исходном состоянии режущая пластина не выходит за пределы диаметра оправки, что позволяет вводить инструмент в отверстие. Затем включается вращение в том направлении, которое позволяет головке раскрыться за счет поворота режущей пластины. Раскрывается головка за счет действия сил инерции. Закрывается головка при реверсировании вращения шпинделя, после чего ее можно вывести из отверстия.

Нарезание резьбы в отверстии производится либо традиционным способом с использованием метчиков, либо фрезерованием.

При нарезании резьбы метчиком нужно после сверления отверстия выполнить следующее:

– прозенковать заходную фаску,

– сменить зенковку на метчик,

– нарезать резьбу первым метчиком путем завинчивания метчика в отверстие,

– реверсировать вращение метчика, что приведет к выведению метчика из отверстия,

– заменить первый метчик на второй,

– прорезать резьбу вторым метчиком.

Таким образом, для получения резьбового отверстия необходимо использовать пять режущих инструментов: центровочное сверло, сверло, зенковку, два метчика.

Фаска на торце отверстия необходима не только для облегчения ввода метчика. Если фаски не будет, то при стягивании винтом двух деталей, произойдет выпучивание резьбы, и нарушится плотность стыка.

При вывинчивании метчика из отверстия обычно происходит реверсирование вращения шпинделя. Но имеются патроны для резьбонарезания, которые производят реверсирование вращения инструмента без изменения направления вращения шпинделя. Необходимо выполнить настройку патрона, заключающуюся в том, что в момент нарезания метчиком всей длины резьбы рычаг патрона упирается в торец заготовки и производит включение в зубчатых передачах патрона паразитного колеса. Происходит изменение направления вращения выходной части патрона без изменения направления вращения шпинделя.

Резьбонарезные патроны выполняют чрезвычайно важную функцию – предотвращают поломку метчиков в случае возможных перегрузок. Для этого в их конструкции имеются два механизма. Первый – осевого смещения метчика при врезании, второй – настройки патрона на передачу определенного вращающего момента, зависящего от диаметра метчика. При врезании метчика в заготовку происходит осевое смещение части патрона, несущей метчик. При этом сжимается пружина внутри патрона. Осевое смещение происходит да тех пор, пока метчик не врежется в заготовку и начнет перемещаться с подачей, равной шагу резьбы за один оборот метчика. Целесообразно запрограммировать подачу, несколько меньшую, чем шаг резьбы. Тогда часть патрона, несущая метчик, начнет выдвигаться в осевом направлении, восстанавливая исходное состояние патрона.

При возможных перегрузках метчик останавливается, фрикционная муфта начинает пробуксовывать. На корпусе патрона имеется градуировка, показывающая, как должна быть настроена фрикционная муфта патрона в зависимости от диаметра метчика.

Кроме метчиков режущих используются бесстружечные, которые выкатывают резьбу. Такие метчики не имеют стружечных канавок, они похожи на винты. Отверстие при выкатывании резьбы делают равным не внутреннему диаметру резьбы, а среднему. Во избежание поломок инструментов выкатывание резьбы используют на заготовках из цветных металлов и сплавов.

Весьма перспективным является нарезание резьбы в отверстии методом фрезерования. По сравнению с нарезанием резьбы метчиками имеем ряд преимуществ.

1. Резание с точки зрения схода стружки происходит более свободно.

2. Можно использовать твердые сплавы для изготовления инструментов.

3. Скорость резания независима от осевого перемещения инструмента.

4. Диаметр нарезаемой резьбы не зависит от диаметра режущего инструмента.

5. Для нарезания резьбы достаточно выполнить один формообразующий оборот оси фрезы, в то время как сама фреза совершает вращение вокруг своей оси в соответствии с избранной скоростью резания, которая при использовании твердосплавной фрезы со сверхтвердыми покрытиями может быть весьма значительной.

Все перечисленное приводит к тому, что производительность при резьбофрезеровании значительно выше, чем при нарезании резьбы метчиком.

Если фреза достаточно протяженная, и ее режущая часть превышает длину резьбовой части отверстия, то достаточно оси фрезы сделать один оборот в режиме винтовой интерполяции: по координатным осям X и Y выполняется круговая интерполяция с одновременным перемещением по оси Z на шаг резьбы. . Такой метод нарезания резьбы можно реализовать только на современных станках с ЧПУ типа обрабатывающих центров, имеющих одновременную интерполяцию по трем координатам.

Самым эффективным режущим инструментом для образования резьбы в отверстии является многофункциональный комбинированный инструмент, который совмещает в себе сверло, зенковку, резьбовую фрезу и, соответственно, заменяет четыре инструмента: сверло, зенковку и два метчика.

Инструмент работает следующим образом. Вначале он осуществляет сверление отверстия на глубину, равную двум диаметрам резьбы. При этом коническая часть инструмента образует фаску на торце отверстия. Затем фреза смещается в поперечном направлении на величину высоты витка резьбы, далее ось совершает один оборот в режиме винтовой интерполяции. Повышается производительность труда за счет уменьшения числа смен инструментов, использования более высоких скоростей резания и уменьшения пути перемещения инструментов.

В случае необходимости образования малых фасок на входе и на выходе отверстия (притуплений) можно использовать перовое сверло с двумя противостоящими режущими кромками и продольным разрезом. Этот разрез делает режущие кромки подпружиненными. На входе инструмента в отверстие вначале режущие кромки делают фаску, затем происходит сжатие сверла и его вход в отверстие. На выходе из отверстия сверло разжимается, и при смене направления подачи другая режущая кромка нарезает фаску. Вновь следует сжатие инструмента и вывод его из отверстия.

Если требуется получить точное по размерам отверстие с точным координатным расположением его оси, то действует правило четырех инструментов и один или несколько инструментов должны быть резцами. Чем точнее должно быть расположение отверстия, тем большее число резцов должно участвовать в работе. В этом отношении отверстия малого диаметра ничем не отличается от отверстий больших.