Зенковка по металлу: назначение и особенности применения

Введение

Работа с металлом это сложный процесс, который требует повышенной точности, особенно это касается отверстий. Не каждое сверло может дать требуемый результат, поэтому используют зенкер по металлу. Это немецкое приспособление создано для повышения качества отверстий, проделанных в металлических конструкциях.

Есть ряд разновидностей, принципов использования, которые нужно уметь различать, чтобы получить обещанный результат. Обычно такой инструмент используется на производстве, в работе с серьезным оборудованием, но при должных знаниях такое приспособление можно использовать в быту.

Правила зенкерования

Зенковка 90 градусов или обработка другого типа может проводиться самым различным образом. Для домашних условий подходит и простое сверло, которое закрепляется в ручной или электрической дрели. При масштабном производстве может применяться следующее оборудование:

1. Токарное. Зенкера довольно часто устанавливаются на токарных станках. Однако на токарном оборудовании можно получать отверстия только с торцевой стороны за счет установки инструмента в пиноли задней бабки.
2. Сверлильное. Несмотря на то что на подобном оборудовании часто устанавливается сверло, напоминающее зенкер, оно реже применяется для зенкерования.
3. Расточное. Расточные станки сегодня встречаются крайне часто. Их назначение заключается в изменении размеров отверстий. Поэтому многие расточные станки применяются для зенкерования.

Перед проведением рассматриваемой операции зачастую проводится расточка резцом, что позволяет зенкеру принять первоначально правильное положение.

Правила работы инструментом

При использовании зенковки работы следует проводить с помощью токарного или сверлильного станка

Очень важно, чтобы патрон был в исправном состоянии, иначе при биении резца получить четкое цилиндрическое углубление не получится. Правила использования инструмента следующие:

• Для каждого рода работы нужно выбирать подходящий для этого тип режущего элемента: для образования конуса с заглублением – зенковку с продолговатым телом и направляющей цапфой, для небольших углублений – обычную конусную зенковку, для твердых сплавов – инструмент с твердосплавными напайками.
• Диаметр режущего элемента должен соответствовать необходимому диаметру углубления. Если делать обработку инструментом с гораздо большим диаметром, это может привести к плохой центровке углубления относительно отверстия, несоблюдению угла конуса и точной глубины.
• При выборе скорости вращения резца нужно придерживаться тех оборотов, которые рекомендованы для конкретного данного инструмента. Завышение оборотов ведет за собой перегрев рабочей части и быстрый износ режущих кромок.
• При работе с чугуном или сплавами из твердого материала необходимо отводить тепло из рабочей зоны, для этого нужно применять специальные эмульсии.
• Зенковка должна быть точно отцентрирована относительно середины отверстия.

Правила зенкерования металла

В домашних условиях для зенкерования углублений (например, под головки болтов или для изменения диаметра отверстия в большую сторону) подойдет и простое сверло, закрепленное в электрическую или даже в ручную дрель. В производственных же масштабах зенкерование – операция, которая требует немалой мощности и точности используемого оборудования. Именно поэтому в условиях производства для выполнения зенкерования, как, собственно, и зенковки, используют оборудование:

• токарное (чаще всего);
• сверлильное (не менее часто);
• расточное (нередко, как одну из вторичных операций);
• агрегатное (как вторичную операцию автоматизированной линии);
• вертикальное или горизонтальное фрезерное (редко).

В процессе обработки отверстия, полученного в изделии в процессе его литья, желательно прежде расточить его резцом примерно на 5–10 миллиметров в глубину для того, чтобы зенкер принял правильное первоначальное направление.

При обработке изделий из стали рекомендуется применять смазочно-охлаждающие жидкости. Процесс зенкерования чугуна и цветных металлов охлаждения не требует. Правильный подбор металлорежущего инструмента, используемого как для зенкования, так и для зенкерования, – очень важный этап

Для этого обращают внимание на определенные факторы:

1. Тип инструмента подбирается в зависимости от материала детали, характера проводимой обработки. Должны также учитываться месторасположение отверстия, серийность выполняемых процессов.
2. Исходя из заданных глубины, диаметра, необходимой точности обработки, подбирают размер инструмента для зенкерования и зенковки.
3. Конструкцию зенкера и зенковки определяют по способу крепления инструмента на станке.
4. Материал инструмента для выполнения зенкерования или зенковочной операции зависит от материала обрабатываемой детали (например, существуют зенковки специально для работ по дереву), интенсивности режима работы и некоторых других факторов.

Зенкерование на вертикально сверлильном станке с ЧПУ

Зенкер выбирают по справочникам или руководствуясь таким нормативным документом, как ГОСТ 12489-71. Инструмент должен соответствовать определенным техническим условиям применения, что также оговаривает ГОСТ 12489-71.

• Изделия, изготовленные из конструкционной стали, с отверстиями до 40 миллиметров в диаметре обрабатываются зенкером, изготовленным из быстрорежущей стали, имеющим диаметр соответственно 10–40 миллиметров и 3–4 зуба.
• Для изделий из труднообрабатываемых и закаленных сталей при расточке применяют оснастку с твердосплавными пластинками диаметром 14–50 миллиметров и имеющую 3–4 зуба.
• В изделиях из конструкционной стали отверстия до 80 миллиметров диаметром растачивают зенкером из быстрорежущей стали, применяя насадные головки диаметром 32–80 миллиметров.
• В изделиях из цветных металлов и чугуна для расточки глухих отверстий применяют перовой зенкер.
• Глухие отверстия диаметром 15–25 миллиметров обрабатывают специальным инструментом для зенкерования, в корпусе которого имеется канал, по которому подается смазочно-охлаждающая жидкость в зону резания.

Необходимым условием при зенкеровании является соблюдение припусков. Диаметр выбранного инструмента в итоге должен совпасть с конечным диаметром отверстия после обработки. Когда после зенкерования планируется выполнение развертывания отверстия, диаметр инструмента уменьшают на 0,15–0,3 миллиметра. Если же намечено черновое растачивание либо сверление под зенкерование, необходимо оставлять припуск на сторону величиной от 0,5 до 2 миллиметров.

Зенкерование

Работы выполняются на станках токарных (для получения отверстий с торцевой стороны), сверлильных, фрезерных с ЧПУ и расточных (для изменения размера отверстия). Подбор инструмента производится исходя из месторасположения отверстия и материала, глубины и размера отверстия, способа крепления. Скорость обработки в зенкеровании идентична скорости сверления. Для стали легких видов угол наклона равен 15-20 градусов, для средней легкости сплавов – 8-10 градусов. Высоколегированные стали и чугун обрабатываются поду углом 0-5 градусов, согласно ГОСТ 12479-71.

Использование автоматического оборудования позволяет добиться высокой точности обрабатываемой поверхности. Выполняя работы нужно придерживаться следующих правил безопасности: поверхность зенкера должна быть хорошо заточенной и не иметь заусенцев и трещин

В момент крепления хвостовика нужно обратить внимание на гладкость поверхности в качестве крепежа

Данная обработка похожа на операцию рассверливания. Только в случае с зенкерованием окончательный вариант выходит более точным, в процессе улучшается чистота поверхности, устраняются любые погрешности. Далее обычно производится развертывание — разновидность чистовой обработки.

Раззенковкой называют вторичную обработку уже готовых отверстий для установки в них головок болтов, заклепок, винтов.

Зенкерование

Для получения паза или отверстия в металлической поверхности, в первую очередь нам необходимо его высверлить. Это всегда начальный этап. Но до этапа развертки нужно полученное углубление еще и очистить. То есть, убрать всевозможные наслоения металла, заусенцы, неровности. И подогнать точность до того параметра, который указан по чертежам. Именно вот этот этап обработки, практически уже чистовой, нам и необходим.

Для этого используется специальный инструмент – зенкер. С его помощью мы можем добиться:

Подгонки класса точности до 4, а в некоторых случаях и 5 уровня.
Повышения уровня сцепления покрытия, придание ей равномерной и шероховатой поверхности, что важно для последующего сцепления.
Работа с геометрией. То есть, возможность придания объекту задуманной геометрической формы с симметричными краями.. Вернемся к инструменту, с помощью которого и производится весь технический процесс

Несмотря на внешнюю схожесть, отличия зенкера от сверла весьма серьезные. А точное, большее количество режущих кромок и более крупные перемычки между ними. В результате у нас получается от 3 до 4 кромок. И они в совокупности оказываются плавное давление на металл, надежно сцепляются с поверхностью. И что не менее важно, не снимают стружку продольно, а только поперечно. В итоге происходит своего рода интенсивная шлифовка

Вернемся к инструменту, с помощью которого и производится весь технический процесс. Несмотря на внешнюю схожесть, отличия зенкера от сверла весьма серьезные. А точное, большее количество режущих кромок и более крупные перемычки между ними. В результате у нас получается от 3 до 4 кромок. И они в совокупности оказываются плавное давление на металл, надежно сцепляются с поверхностью

И что не менее важно, не снимают стружку продольно, а только поперечно. В итоге происходит своего рода интенсивная шлифовка

Видовое разнообразие этого инструмента достаточно обширно. Главный аспект – это количество режущих кромок. Зачастую применяются 3 и 4. Но есть и специализированный инструментарий, задействованный в специальных производственных областях. Там, где есть нужда в высокоточной обработке. Такие приборы имеют вплоть до 8 кромок. Также классификация часто затрагивает и тип стержня. Он может быть съемным, что обычно нужно при работе с серьезным диаметром отверстий. Вплоть до 20 мм. А если производство касается небольших пазов, в районе 8-12 мм, то лучше использовать цельный прибор. Есть еще и вставной вариант, что стоит назвать промежуточным звеном между обозначенными видами.

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.

Конструкция

Зенковка коническая состоит из двух основных элементов — рабочей части и хвостовика. Рабочая часть имеет конус со стандартным рядом углов на вершине от 60 до 120°. Количество режущих лезвий зависит от диаметра инструмента и может быть от 6 до 12 штук.

Цилиндрическая зенковка по своей конструкции похожа на сверло, но имеет больше режущих элементов. На торце расположена направляющая цапфа необходимая для фиксации положения инструмента в процессе обработки. Ограничитель может быть съёмным или быть часть тела инструмента. Первый вариант более практичен, так как расширяет возможности обработки. Также может быть установлена режущая насадка.

При необходимости рассверливания нескольких отверстий на равную глубину применяется инструмент с державками с вращающимся или неподвижным ограничителем. Перед обработкой зенковка фиксируется в державке таким образом, чтобы режущая часть выступала из упора на расстояние равное требуемой глубине обработки отверстий.

Это интересно: Труба ВГП — расшифровка, описание, преимущества и область применения

Инструмент изготавливается из инструментальных легированных, углеродистых, быстрорежущих и твердосплавных марок стали. Для обработки чугунных деталей чаще всего используются твердосплавные стали, для обычных сталей – быстрорежущие и инструментальные.

Конструкция конусного зенкера

Это приспособление предназначается для пропуска конусовидных проемов небольшой глубины. Главной особенностью в конструкции элемента считается присутствие зубьев прямого типа и абсолютно плоского внешнего основания. Численность элементов реза, в соответствии с калибровкой, может варьироваться в значении 6 – 12 единиц.

Зенкерование отверстий считается ручной процедурой, осуществляемой через токарный агрегат, на котором крепится зенкер. Возделываемая деталь зажимается в патронаже агрегата, проверяется верное ее расположение в углублении.

Осевые центры электрошпинделя и заднего узла станка должны находиться на одном уровне. Это дает снизить риск вылета технически подвижной гильзе (пиноль). В отделываемое отверстие наконечник инструментария дается вручную.

Чтобы получить после операции зенкерования проем нужного поперечника, при сверлении производится припуск 2-3 мм. Точные значения припуска зависят от калибровки углубления в возделываемой заготовке. Труднее реализовать процесс зенкеровки выкованных и плотных изделий. Чтобы упростить себе задачу следует заблаговременно расточить раззенкованное отверстие на 5-9 мм.

Зенкеровка может выполняться в порядке резания. В этой ситуации подача инструментария увеличивается вдвое, чем при сверловке, а скорость хода остается прежней.

Углубление резания зенкером закладывается примерно в 50 процентов припуска на поперечник. Раззенковка отверстий инструментом, реализовывается с применением охлаждающих материалов.

Механизм из твердых сплавов не требует внесения вспомогательного хладоносителя.

Зенкер при обрабатывании проемов гарантирует высокую точность, но избежать брака совсем нельзя. Самыми распространенными пороками обработки считаются:

Увеличенный поперечник проема. Главная причина возникновения подобного изъяна считается применение приспособления с неверной заточкой.
Уменьшенный поперечник углубления. Случается, что для работы был выбран ошибочный инструментарий либо применялся испорченный зенкер.
Вызывающая чистота. Этот изъян может быть вызван рядом причин

Обычно, уменьшение чистоты кроется в неважной заточке приспособления. На практике также причиной порока может служить чрезмерная вязкость материала изделия

Поэтому элемент налипает на ленты инструмента. Повреждение также вызывается погрешностью токаря, сделавшего неверную подачу и ускорение реза.
Частичная обработка проема. Эта причина обычно возникает в результате неверной фиксации детали либо неправильным припуском под зенкеровку, сохраненным после сверления.

2 Отличия зенкерования и смежных операций

Зенкерование подобно операции рассверливания – производится с уже готовым отверстием. Но получаемый результат более точный – в процессе работы исправляются погрешности после штамповки, сверления или литья. Выравнивается соосность, улучшается точность и чистота поверхности отверстия.

Сверло, особенно при прохождении глубоких отверстий, может отклониться от центра из-за низкой жесткости. Инструмент для зенкерования обладает более высокой жесткостью за счет большего числа зубьев (режущих кромок), что обеспечивает лучшее направление и точность, а меньшая глубина резки обеспечивает высокую чистоту. Сверлением получают 11–12 квалитеты отверстия, шероховатость поверхности которого Rz 20 мкм. Для зенкерования эти показатели – 9–11 квалитеты и Ra 2,5 мкм соответственно.
Развертывание, производимое после сверления и зенкерования, еще более точная операция (6–9-й квалитеты, Ra 1,25–0,25 мкм) – это вид чистовой обработки резанием. Используемый инструмент – развертка. Зенкерование отличается от развертывания тем, что является получистовой операцией. Часто зенкерование путают с зенкованием и ошибочно называют зенкером другую оснастку для обработки отверстий резанием – зенковку.

Виды зенкеров по металлу

Зенкеры классифицируются зависимо от разных факторов. По точности:

1. Номер 1. Применяется для подготовки отверстий к проведению процедуры развертывания.
2. Номер 2. Назначение — финишная обработка просверленных отверстий, чтобы они соответствовали классу точности 5 (квалитет 11).

По форме рабочей части:

1. Цилиндрическая. Назначение — обработка поверхностей перед началом развертывания.
2. Цилиндрическая рабочая часть дополняется специальной направляющей цапфой. Применяется для обработки отверстий, в которых будут установлены крепежные элементы.
3. Рабочая область расположена на торце. С его помощью можно чистить торцевые стороны бобышек, приливов.
4. Коническая форма. Такая оснастка нужна для создания конических отверстий перед сверлением основных углублений.

По конструкции:

1. Сварная оснастка.
2. Сборные изделия. Рабочая часть закрепляется на направляющем стержне. Направляющей может быть обычное сверло или продолжение хвостовика. Главное преимущество оснастки — возможность соединения разных по диаметру насадок на одной направляющей.
3. Цельные инструменты. Не имеют сварных соединений. Рабочая часть, хвостовик находятся на одном металлическом стержне.

Отдельная группа — оснастка с твердосплавными режущими пластинами.

Цилиндрический зенкер (Фото: Instagram / anaj_rus)

Назначение

Основным назначением зенковок является выполнение отверстий различной величины и формы, в том числе для размещения крепежа. Помимо этого, такой инструмент позволяет корректировать отверстия, которые были приготовлены заранее, а также обрабатывать опорные поверхности вокруг отверстий, благодаря зубьям на торцах и направляющим цапфам. Подобные элементы могут быть сменными или изготавливаемыми вместе с зенковкой. В соответствии с действующим ГОСТ 14953-80, которым регламентируются промышленные условия для зенковки, типовые размеры инструмента, а также с учетом механических характеристик подвергаемого обработке материала режим осуществления работ.

Зенкер

Зенкер

Обработка металла зенкерованием похожа сверление-это вращение зенкера во круг своей оси. При зенкеровании отверстие улучшается в точности до 9-11 квалитета точности. Так же при помощи зенкера улучшается и шероховатость отверстия до Rz 2,5 мкм.

Основные назначения зенкера:

1. Калибровка уже готовых отверстий для крепежа(болты, шпильки)
2. Улучшение качества отверстия перед нарезкой резьбы или использованием развертки.

Зенкерование не делают при помощи обычной дрели или любым другим ручным способом. Ведь цель этой операции направлена на улучшения качества отверстия, что сделать при помощи дрели почти не возможно. Поэтому зенкерование выполняется станочным способом при помощи сверлильного, токарного, фрезерного станков.

Если разделять зенкеры на группы, то в металлообработке выделяют две группы по точности:

1. Зенкер с номером 1-В основном применяется для получистой обработки в качестве подготовительных работ перед развертыванием или нарезанием резьбы.
2. Зенкер с номером 2-Применятся для конечных работа. Имеет относительно высокий класс точности H11

По конструкции используются два вида зенкеров-цельные и насадные(разбирающиеся). Если говорить о цельных, их применяют чаще, и они имеют концевик в виде конуса. Имеет канавку для отвода стружки и охлаждения и режущие зубья. Если говорить о насадных зенкерах, их конструкция отличается съемным наконечником, который крепится за счёт внутреннего отверстия.

Так же есть зенкеры, которые применяются намного реже, в особых случаях. А именно это зенкеры с наваренными пластинами из наиболее твердого металла, наваренные или сборные зенкеры.

Материал из которого изготовлен наконечник зенкера

В цельных зенкерах для изготовления режущих зубьев применяется сталь марки P18 или P19.  Если зенкер изготовлен для обработки твердосплавных металлов, то его зубья изготовлены из сплавов металлокерамики ВК4, ВК6 или ВК8. Если предстоит обрабатываться стальные изделия- Т15К6

При работе с зенкерами следует учитывать условия работы:

При выполнении работ зенковой не забывайте об охлаждении и смазывании рабочей поверхности и зенковки. Если обрабатываете цветной металл или изделия из стали, применять смазывание и охлаждение не обязательно.

• При выборе зенкера, учитывайте материал с которым будете работать.
• Не забывайте о возможности выбора крепления зенкера в патроне станка.
• Предполагаемый объём отверстий, доступ к обрабатываемому отверстию.

Особенности зенкования отверстий

Раззенковка отверстий – высокоточная операция, требующая высококачественного инструмента и исправного сверлильного оборудования. Зенковки должны проходить периодическую проверку на соответствие норме по диаметру и углу конусности. Результаты проверки фиксируются в журнале инструментального участка.

Специалисты по металлообработке сформулировали следующие рекомендации по выполнению операции:

• во время работы с твердыми стальными и ли чугунными сплавами следует использовать для охлаждения материала и инструмента специальные эмульсии, например, жидкость СОЖ;
• при подборе инструмента нужно учитывать материал детали, его прочность и твердость;
• перед началом работы следует проверить надежность и точность фиксации инструмента в патроне, отсутствии особых биений шпинделя;
• чтобы зенковать внутреннюю фаску, следует пользоваться специальной оправкой, центрирующей инструмент;

Раззенкованное отверстие следует проверять на соответствие размерам чертежа только поверенным измерительным инструментом.