Расточка отверстий своими руками

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 06.10.2024

Растачивание отверстий на токарном станке – это вид токарной обработки металла резанием, предлагаемый Группой . Растачивание отверстий в заготовке из металла производится в случаях, когда требуется получение отверстия, превышающего размеры стандартных сверл и зенкеров. Операция по растачиванию может быть применена также когда требуется обработать отверстия с непрямолинейной образующей. В ходе данного процесса обработки металла применяют такой вид режущего инструмента как резцы. Для растачивания отверстий в зависимости от типа отверстия ( сквозное или глухое) применяется определенный тип резцов:

расточные резцы для глухих отверстий;
расточные резцы для сквозных отверстий.

Существует два типа обработки металла резаньем – черновая обработки и чистовая.

Основные понятия для токаря

Данная методика заключается в снятии верхнего слоя со стальной заготовки посредством режущего инструмента. Цель металлообработки – достижение определенных параметров и нужной степени шероховатости.

Технология заключается во взаимодействии двух подач – продольной и поперечной, чтобы добиться одновременного вращения изделия и перемещения резца. Помимо основной задачи на оборудовании можно выполнять ряд второстепенных процессов:

нанесение внутренней и наружней резьбы;
разрезание заготовки на две и более частей;
создание канавок;
координатно-расточные работы (горизонтальные и вертикальные), то есть тонкое растачивание отверстий;
шлифование до обеспечения нужной степени шероховатости.

На аналогичных станках выполняют не только металлообработку, обработке подвергаются и другие материалы, в том числе дерево и пластмасса. Но наиболее востребованным является оборудование по стали.

Заготовки могут иметь цилиндрическую, конусообразную форму, в зависимости от того, как направлены полозья. Из них вытачивают такие детали, как:

валы;
шайбы;
гайки;
кольца для подшипников;
зубчатые колеса (при наличии зубонарезной установки) и пр.

Технология активно используется как на производстве, так и в домашних условиях. Большинство заводов переходит с ручного управления на автоматизированное посредством ЧПУ – Числовое Программное Управление.

Основные стандарты прописаны в нормативном документе – ГОСТ 25762-83. Здесь указаны нормы работы, а также правила безопасности. Расчет мощности резания при точении и используемая технология выбирается в зависимости от прочности материала, длины заготовки и задач. При обработке чрезмерно длинного вала велика вероятность вибраций, поэтому процедура проводится на низких оборотах.

Действия самого станка заключаются в обеспечении вращательного движения (металлическая заготовка крепится с двух сторон) и подачи инструмента, которым может быть резец:

отрезной;
резьбовой;
канавочный;
расточный;
проходной;
фасочный и др.

Рабочая зона отличается повышенным количеством стружки. По этой причине токарные станки с ЧПУ часто оснащают устройством стружкоотведения, а также системой подачи смазки.

После окончания процесса оператор обязательно проводит контрольные измерения. Они заключаются в определении точных размеров посредством предельного калибра (в основном используется на серийном производстве) или штангенциркуля, или другого измерительного инструмента.

Для токаря важно правильно подобрать скорость и инструмент для металлообработки. Он должен быть из высокопрочной стали и всегда наточен. При контакте с металлом происходит значительный нагрев в месте соприкосновения, силы сцепления нарушаются, верхний слой снимается, превращаясь в стружку. Чтобы не убрать лишнее, необходимо оставлять припуски на токарную обработку при черновом и чистовом точении.

Теперь подробнее поговорим о том, какие стадии может проходить одна и та же заготовка.

Черновое твердое точение

Для начала скажем о том, что есть сверхчерновой вариант металлообработки, он же – обдирочный. В процессе обдирки происходит очень высокое напряжение на режущей кромке, в среднем около Q = 800/3000 см3 * мин-1. Первичные деформации происходят с активным выделением тепла и с высокой нагрузкой на сам резец – сила резания доходит до 10 000/60 000 N. Это может вызвать деформирование инструмента с последующим выходом из строя – полная потеря твердости инструментальной стали. Износ происходит быстрее и сильнее, когда деталь была произведена путем отливки или штамповки, поскольку эти методы металлообработки приводят к появлению твердых включений в материале, а удары об них существенно снижают длительность эксплуатации изделия.

При черновом режиме резания при точении фасок данные показатели немного ниже, но также остаются существенными, как и при обдирке. Мы рекомендуем выбирать резец в зависимости от стиля обработки. При непрерывном контакте минимизируется количество ударов, но возрастает выделение тепла и сила резания: по этой причине следует выбирать инструмент с большим пределом термостойкости. Обычно, в таких сплавах минимален процент оксида углерода, это низкоуглеродистые соединения. Они менее прочные, однако хуже подвергаются пластическим деформациям при нагреве.

Прерывистая техника подразумевает меньший контакт с заготовкой, а значит, более длительную эксплуатацию, поскольку шанс деформирования резца снижается. Но из-за циклических механических ударов хрупкий материал может быстро выйти из строя. Для таких черновых работ рекомендуется использовать инструмент из углеродистого сплава.

На данных двух этапах – обдирка и черновое точение, детали не имеют значения. Задача токаря – обтесать монолитный блок стали до необходимых размеров. При этом требуется оставить припуски, необходимые для последующей чистовой металлообработки – около 1 мм на все параметры. Шероховатость при этом не имеет значительного влияния, поскольку она не является конечной.

Получистовая обработка

Она необходима не повсеместно, в ряде случаев этот этап совершенно пропускается. Но когда требуется высокая точность изделия, то работы производятся с дополнительным промежуточным этапом. Берется более узкий резец, который производит снятие мелкой стружки. Отметим, что чем меньше съем слоя, тем дольше срок эксплуатации инструмента. Это обуславливается меньшим контактом поверхностей и, соответственно, уменьшенной выработкой тепла. В результате, деформации режущей кромки незначительны.

Отличительные черты высокоскоростного получистового точения:

Скорость вращения заготовки и движения резца становится выше.
Стружка тоньше.
Контакт – непрерывный (в большинстве случаев).
Снимается от 20 до 25 процентов припуска.
Шероховатость 6,3…3,2 Ra.
Фигура имеет форму, близкую к идеальной.

Отметим, что данная фаза металлообработки необходима для производства миниатюрных изделий, поскольку они имеют высокий класс точности. После изготовления деталь проходит стадию шлифовки и обретает эксплуатационную шероховатость – она значительно меньше исходной.

Операции для чистовой обработки поверхности

В большинстве случаев это итоговые процедуры. После идет только финишная шлифовка, также называемая тонкой.

Интересно, что для данного типа можно использовать те же резцы, что и для обдирки. Это характерно для машиностроения, особенно при обтачивании крупногабаритных валов. Меняется только скорость подачи. Приведем данные в таблице:

Класс чистоты	4	5	6
Скорость подачи, мм/об	0,5-0,9	0,25-0,6	0,15-0,4

Но с учетом большой поверхности нельзя быть уверенным, что один инструмент гарантирует 2-3 классы точности, поскольку естественный износ режущей кромки в ходе использования увеличивается, превышая установленный допуск. Решить эту проблему можно одним способом – сократить путь, который проходит резец по площади, а добиться этого возможно только увеличением подачи.

Второй вариант – работать широкими резцами на высокой скорости. Необходимо делать два прохода: первый на глубине 0,15 мм, второй – на 0,2 мм. Так можно добиться высоких результатов.

Геометрия режущего инструмента выбирается, исходя из материала. Чем выше предел прочности, тем уже угол кромки.

Чтобы уменьшить трение и тем самым предотвратить термические деформации, рекомендовано использовать смазку. Большинство токарей раньше применяли состав, в который входят:

60% олифы.
30% скипидара.
10% керосина.

Сейчас применяют готовую смазку или концентрат СОЖ. Шероховатость при чистовом точении после второго прохода – 3,2…1,6 Ra. Добиться такой точности (6, 7 класс) можно, используя пластинки из твердой стали марки Т 15 К6 и скорость 100 – 250 м/мин. При таких оборотах на резце не образуются наросты, а значит, нет дефектов.

Если материал заготовки обладает высокой твердостью, то используют сплав Т 15 К4 – он еще более устойчив к температурным изменениям, поэтому можно развивать вращение до 400 – 500 м/мин.

При работе с чугуном применяют керамику. Такие пластины редко используются из-за своей дороговизны и быстрого износа, но для чугунных изделий с максимальным классом точности они не заменимы.

Стоит отметить что в данный момент широкое распространение получили токарные резцы с механическим креплением пластин. На рынке огромный выбор токарных резцов со сменными пластинами и твердосплавных сменных пластин различных форм и сплавов.

Что называется тонким точением: шероховатость и особенности

В ряде случаев процедура полностью заменяет шлифование, поскольку высококлассный токарь может добиться 1 – 2 класса точности и 8 – 10 – чистоты. Процесс срезания тончайшей стружки проходит при максимальной скорости вращения и минимальной подачей. Обязательным условием является хорошая наладка оборудования:

биение шпинделя (вибрации) не более 0,005 мм;
число оборотов – не менее 2 000 в минуту;
точность установки резца не превышает 0,01 мм.

Инструменты изготавливаются из сталей марок ВК2, БКЗМ и Т30К4. Первые две больше подходят для высокопрочных материалов, чугуна.

Добиться высокой точности можно на станках, оснащенных ЧПУ. осуществляет продажу и наладку оборудования с числовым программным управлением. При использовании станков с ЧПУ необходимо написать программу изготовления детали, используя G и М коды М команды, и загрузить их в систему ЧПУ.

Восстановление отверстий наплавкой

При восстановительной расточке цилиндрических поверхностей их диаметр значительно увеличивается, иногда на несколько миллиметров. И если при ремонте двигателей внутреннего сгорания эта проблема решается посредством использования ремонтных поршней и гильз большего размера, то для прочих видов техники черновой размер отверстия восстанавливается путем нанесения на его поверхность слоя металла. Для этих целей применяют различные виды сварки, а также напыление и лужение. После восстановления размера отверстия наплавкой оно растачивается до требуемых размеров. Эта технология является одной из самых распространенных, поэтому производители ремонтного оборудования помимо расточных и сварочных установок предлагают потребителям комплексные решения: расточно-наплавочные комплекты различных размера и мощности.

Приходилось ли кому-нибудь на практике участвовать в расточке отверстий на мобильных расточных станках? Если да, то расскажите, пожалуйста, в комментариях, как крепятся и выставляются такие устройства, а также как регулируются у них точность и соосность.

Режимы при токарной обработке

Токарь выбирает технологию в зависимости от множества факторов:

материал заготовки, его прочность;
параметры цилиндра;
точность наладки станка;
используемый резец и пр.

В соответствии с этим регулируется скорость вращения, подача и некоторые другие факторы. Рассмотрим ниже.

Основные параметры

В основном они меняются в зависимости от экономической целесообразности процесса, а именно:

производительности – как много деталей за короткий срок можно изготовить;
качества – отсутствие дефектов и достижение высокой точности согласно ГОСТ;
себестоимость и конечная стоимость изделия;
износ оборудования;
срок эксплуатации резцов;
нормы безопасности на производстве.

В связи с этим высокоскоростное точение конуса или цилиндра на токарном станке на пределе возможностей – не всегда выгодное решение. Опишем основные параметры.

Глубина

Это размер срезанной стружки. Его заранее определяют, чтобы оставить припуск. В технических расчетах определяется по формуле: t = (D-d)/2, где:

D – диаметр заготовки; d – размер итоговой детали.

Осуществляется процедура обычно в 2 подхода, отсюда деление глубины резца на два.

Подача

Это поперечное перемещение резца по направляющим. Не всегда высокая скорость – это хорошо. Обычно производительность напрямую зависит от нее, но, к примеру, при повышении класса точности она должна быть невысокой, только так можно добиться правильной шероховатости. Существует продольное точение – это самый стандартный вид, когда вращается заготовка, а инструмент передвигается по линии. Второй тип, когда сам резец имеет два движения – горизонтальное и вращательное, применяется при сверлении и растачивании отверстий.

Скорость

Фактически это то, сколько метров поверхности будет обработано при перемещении режущей кромки на 1 мм. Параметр прямо зависит от количества оборотов заготовки и от подачи. Определяется по формуле:

Скорость резания при точении – таблицы для черновой и чистовой металлообработки:

Растачивание сквозных отверстий

Для выполнение операции сквозного растачивания на токарном станке подбирается расточной резец максимально допустимого для данного вида металлообработки. При этом в резцедержатель он устанавливается с вылетом большим, чем длина обрабатываемого отверстия. Такой подход позволяет максимально увеличить жесткость резца. При этом вершина резца должна совпадать с высотой центров обрабатываемого изделия. Однако, в случае черновой расточки отверстия разрешается установка резца несколько ниже центра. При чистовой допускается расположение резца чуть выше, но расстояние от центров не должно превышать 1/100 диаметра отверстия. При обработке металлоизделия за ноль принимается момент касания резца внутренней поверхности отверстия. Сначала производится несколько пробных проходов резца и замеров, После этого производится корректировка и установка на точный размер. Растачивание таких отверстий производится с механической подачей.

Технология растачивания отверстий

Аналогичная процедура возможна посредством сверления, рассверливания или зенкерования, но такой метод обычно не позволяет достичь максимально верных размеров, а также требует специального оборудования.

Работы позволяют добиться 8 – 10 квалитета точности и 0.8…3.2 мкм шероховатости.

Токари используют расточные резцы.
Небольшой съем припуска с заготовки.
Отведение стружки и подача смазки затруднены.
Уменьшенная скорость резания.

Растачивание глухих отверстий

При расточке глухих отверстий применяют проходные упорные резцы или оправки с наклонными режущими пластинами. В обоих случаях возникает проблема обработки дна (внутреннего торца) отверстия, т. к. на его середине остается небольшая коническая зона, не затронутая резцом. Поэтому такая расточка выполняется в следующей последовательности:

сверление (или рассверливание отверстия) до максимально возможного диаметра;
черновая расточка, после которой остается припуск в несколько миллиметров;
обработка дна отверстия специальной торцевой подрезкой до необходимой чистоты;
чистовая расточка до заданного размера.

При глухой расточке особое внимание уделяется обработке вблизи дна отверстия. Поэтому за 5 мм до достижения полной глубины подача должна снижаться, а последний участок желательно проходить в ручном режиме. Проходные резцы применяют только при небольших глубинах расточки (100÷150 мм). Во всех остальных случаях используются расточные головки различных типов.

Читайте также: