Развертки

Рис.105. Конструктивные элементы разверток:

а – концевая (хвостовая); б – насадная развертка.

Применяется для чистовой обработки отверстий, если требуется получить точность отверстий 6 … 9 квалитета и шероховатостью R_a = 1,6 … 1,8 мкм.

Стандартизированы по типам и основным размерам. Различают развертки для образования цилиндрических и конических поверхностей.

Подразделяются:

1. По методу крепления:

• хвостовые;

• насадные.

2. По способу работы:

• ручные;

• машинные.

3. По способу регулирования:

• регулируемые;

• нерегулируемые.

4. По конструкции:

• цельные;

• сварные;

• со вспомогательными ножами (сборные).

5. По материалу режущей части:

• быстрорежущие;

• твердосплавные;

• из сверхтвердых материалов.

Основные конструктивные элементы цилиндрической развертки (см. рис. 105):

1. Диаметр развертки d.

2. Число зубьев, геометрия канавок:

• профиль канавок;

• неравномерность шага зубьев по окружности;

• угол наклона канавок.

3. Длина рабочей части (l₁ + l₂).

4. Геометрия режущей части:

• форма режущей части;

• главный угол в плане φ,

• наименьший диаметр режущей части d_min;

• размер фаски на заборной части развертки;

• форма перехода от режущей к калибрующей части;

• передний угол γ;

• задний угол α;

• дополнительный задний угол α₁.

5. Геометрия калибрующей части:

• длина калибрующей части l₂;

• длина цилиндрического участка;

• величина обратной конусности;

• передний угол γ;

• задний угол α ;

• ширина ленточки f;

• радиальное биение.

6. Размеры шейки (для хвостовой развертки).

7. Форма и геометрия зажимной части.

Определения диаметра развертки. Неправильный расчет диаметра развертки и неправильный выбор допуска на диаметр приводит к неполному использованию сравнительно дорогого инструмента, удорожанию его при изготовлении, а иногда к несоблюдению размера обрабатываемого отверстия.

При разработке системы допусков на развертку в качестве базы принимают отверстия 7 квалитета точности. (Развертки для 5 – 6 квалитета в машиностроении встречаются редко, отверстия 8 – 9 квалитета могут быть получены зенкером или расточном резцом). Исходят из следующих основных положений:

1. Развертка должна допускать возможно большее количество переточек, т.е. она должна иметь определенный запас на износ.

2. Развертка в пределах этого запаса должна обеспечить отверстие, удовлетворяющее требованиям точности и размера шероховатости поверхности.

3. Развертка должна иметь допуск на изготовление такой величины, чтобы получение ее на круглошлифовальном или доводочном станках не представляло особых затруднений.

Рис. 106. Схема расположения полей допусков

Из этого следует, что разработка систем допусков состоит в правильном определении верхнего и нижнего отклонений новой развертки и нижнего отклонения изношенной развертки.

На рис.106 показана схема расположения полей допусков, где δ₀ – допуск на изготовление обрабатываемого отверстия; δ₂ – допуск на погрешность изготовления развертки (можно принять равным 0,33δ₀); δ₁ – величина разбивки отверстия (можно принять для 5 … 8 квалитетов точности равной 0,33δ₀); δ₃ – запас на износ, который принимают равным 0,45δ₀ при обработке отверстий 8 квалитета точности и (0,55…0,60)δ₀ при обработке отверстий 7…8 квалитетов точности.

О – О – линия номинального диаметра (на схеме допусков). АB – верхнее отклонение новой развертки (d_max – максимальный диаметр новой развертки); CD – нижнее отклонение новой развертки (d_min – минимальный диаметр новой развертки); MN – нижнее отклонение изношенной развертки, т.е. развертка, имеющая величину диаметра, лежащую ниже линии MN, уже не может быть применена для обработки данного отверстия, т.к. после переточек израсходован весь запас на износ.

2. Число зубьев принимается четным для удобства измерения диаметра микрометром.

Может быть определено по формуле:

– для обработки хрупких материалов (чугун, бронза);

– для стали, меди;

– для сборных разверток.

Сборные развертки выполняют с меньшим числом зубьев, чтобы обеспечить размещение вставных ножей и элементов крепления их по окружности корпуса развертки.

2. Геометрия канавок. Обычно канавки выполняют прямыми параллельными или наклонными к оси, но иногда, при повышенных требованиях к чистоте обрабатываемой поверхности, применяют развертки с винтовыми канавками.

Направление винтовых зубьев выполняют обратным направлению вращения развертки для предупреждения самозатягивания и “заедания” развертки, а также выхода ее хвостовика из шпинделя. Для котельной развертки φ = 3…5º, γ = 12…15º, z = 4 зуб.

Угол наклона канавки ω принимают:

ω = 7 … 8º – для серого чугуна и твердой стали;

ω = 10 … 20º – ковкого чугуна и стали;

ω = 35 … 45º – для Al и легких сплавов;

ω = 25º – для котельной развертки (винтовые канавки).

Профиль канавок не играет существенную роль и форме стружечной канавки м.б. получена при помощи одноугловой и двухугловой фрезы или с очертанием спинки зуба по радиусу.

Неравномерное распределение зубьев по окружности выполняют в развертках с целью предупреждения появления в развертываемом отверстии продольных рисок (рифлений), расположенных соответственно шагу зубьев. Причиной появления рифлений является периодическое изменение нагрузки на зубья развертки, обусловленные неоднородностью обрабатываемого материала. При неравномерном шаге зубья занимают в каждый момент новое положение, в результате чего рифленность отверстия устраняется.

На рис. 107 показан пример расположения 8 зубьев развертки по окружности: , а ; ; ; .

Может быть рекомендована разношаговость при различных числах зубьев:

при z = 6 ; при z = 8 ; при z = 10 ; при z = 12 .

2. Режущая часть может быть выполнена в виде заборного конуса (см. рис.105) или в виде кольцевых цилиндрических ступеней (см.рис.108). И тогда калибрующая часть становится более короткой, так как отсутствует обратный конус.

d₃ – диаметр калибрующей части;

;

;

– длина режущей части;

– длина калибрующей части ( мм).

Главный угол в плане φ:

φ = 3 … 5º – у котельных разверток;

φ = 12 … 15º – для обработки вязких материалов;

φ = 3 … 5º – для обработки хрупких материалов;

φ = 0,5 … 1,5º – для ручных разверток, и тогда режущая часть у них значительно длиннее, чем у машинных.

За последнее время ряд заводов перешел на использование разверток с углом φ = 45º. Но развертки рекомендуются в том случае, если подобраны режимы резания и величина припуска опытным путем для получения требуемой точности и шероховатости. Стандартные развертки имеют φ = 5º; 15º; 45º.

Передний угол γ в зависимости ос свойств обрабатываемого материала назначают в пределах 0 … +10º (для быстрорежущих разверток) и 0 …–15º (для твердосплавных разверток).

Задний угол α: 6 … 12º – для быстрорежущих разверток, 6 … 17º – для твердосплавных разверток.

Длина режущей части l₁ (см. рис.114):

– для ручных разверток;

– для машинных разверток;

при d > 3 мм;

при d = 0,1… 3,0 мм.

Длина калибрующей части l₂ :

, т.е.сумма длин цилиндрической части и длины обратного конуса.

, или принимают 3…5 мм.

Для дисковых разверток . Дисковые развертки обеспечивают высокую точность обработки и небольшой параметр шероховатости, однако конструкция развертки должна иметь переднюю направляющую цапфу.

Обратный конус калибрующей части – это утонение диаметра развертки к хвостовику. Величина утонения:

• ручные развертки: 0,010…0,015 мм;

• машинные с жестким креплением: 0,04…0,06;

• машинные с плавающим или качающимся креплением: 0,08…0,10;

• твердосплавные развертки: 0,1 мм на длине пластины 15 мм.

Возможно применение разверток без обратной конусности, но тогда длина калибрующей части l₂ не должна превышать (0,25…0,30)d.

Передние и задние углы на калибрующей части принимаются такими же что и режущей, кроме заднего угла на ленточке, где α = 0.

Ленточка f обеспечивает:

• направление развертки в отверстие;

• способствует выглаживанию обработанной поверхности и калиброванию отверстия по размеру;

• облегчает контроль развертки по диаметру.

Для ручных разверток ширина ленточки f = 0.15…0.18 мм, для машинных – f = 0,05…0,3 мм.

Уменьшение ширины ленточки хотя и способствует улучшению чистоты поверхности, но и резко снижает стойкость развертки из-за появления выщербин по всей длине ленточки.

Увеличение ширины ухудшает чистоту (увеличивает параметр шероховатости).

Радиальное биение зубьев в начале калибрующей части по отношению к оси хвостовика всех типов разверток не должно превышать:

• для шлифованных разверток 0,020 мм;

• для доведенных разверток 0,015 мм.

5. Размеры шейки: шейка должна обеспечить нормальный выход шлифовального круга при шлифовании развертки и заточке ее зубьев. Длина шейки 7… 8 мм; диаметр – на 0,5 … 1,0 мм меньше диаметра калибрующей части.

6. Форма и геометрия зажимной части:

Зажимная часть развертки выполняется различной в зависимости от назначения развертки. Ручная развертка – шейка короткая, цилиндрический хвостовик – для направления развертки при развертывании длинных отверстий; диаметр хвостовика – на 0,03…0,08 мм меньше диаметра развертки, длина хвостовика приблизительно равна длине рабочей части. Квадрат – для закрепления в воротке.

Машинные развертки имеют 3 формы зажимной части:

1. Цилиндрическая (диаметр до 10 мм).

2. С конусом Морзе.

3. С квадратом (мало распространена).

Насадные развертки снабжаются коническими отверстием с конусностью 1:30.

Материал рабочей части:

Машинные: Р6М3; Р12; Р18; Т3К4; Т5К10; Р9Ф5; У10А; У12А. и др.

Ручные: Р12; Р18; ХВСГ; 9ХС.

Применяют конструкции алмазных разверток, которые представляют собой металлический стержень, на который методом гальваностегии наносят зерна алмаза зернистостью 60/40 … 40/28. Имеют канавки для выноса стружки. После обработки такой разверткой получают отверстие 5…6 квалитета точности и параметр шероховатости R_a = 1,0 мкм.