Зенкование и зенкерование — как обработать металлические детали

Основные определения

Зенковка — особый режущий инструмент, позволяющий изготавливать отверстия канонического или цилиндрического вида. С его помощью обрабатывают уже готовые отверстия с целью снятия фаски центрового отверстия.

Зенкер — инструмент состоящий из определенного количества лезвий, предназначенный для резки. Предназначена для улучшения качества отверстия и расширения уже готовых отверстий, создания отверстий цилиндрической или канонической формы. Обработка отверстий при помощи зенкера называется-зенкерование. Зенкерование относят к получистовой обработке металла.

Можно встретить неверное понятия, когда говорят что зенкер и зенковка одно и тоже. При помощи зенкера повышают технические качества отверстия. И он не предназначен для изготовления углублений.

Зенкование отверстий-снятие стружки или неровностей с просверленного отверстия. Зенкование отверстий называют процесс углубления отверстия канонической формы с целью спрятать шляпку болта или самореза. Встретить можно и определение-спрятать саморез в патай.

Зенкерование отверстия

Раззенковка отверстий-обработка просверленных отверстий под головки или шляпки болтов, саморезов, метизов.

Предназначение зенкеров по металлу

Основное назначение — улучшение качества поверхностей, изменение степени шероховатости, точности после сверления. С помощью специальной оснастки можно устранить дефекты, появляющиеся при литье, штамповке.

Другие задачи:

1. Калибровка просверленных отверстий, в которых будут закрепляться болты, шпильки.
2. Улучшение качества, точности поверхностей в отверстиях перед развертыванием, нарезкой резьбы.

Оснастка применяется на фрезерных, расточных, токарных, сверлильных станках. Может использоваться с электроинструментом.

Устройство и принцип работы зенкеров по металлу

Конструкция:

1. Режущая часть. Состоит из калибровочной части, режущих зубьев.
2. Рабочая часть. На ней расположены режущие кромки по спирали.
3. Шейка. Переход между хвостовиком, рабочей частью.
4. Хвостовик. Эта часть закрепляется в патроне электроинструмента или промышленного оборудования.
5. Лампа. Конечная часть хвостовика. Она нужна для передачи вращающего момента от привода.

После запуска электродвигателя оснастка начинает вращаться, срезая слой металла острыми кромками, зубьями. Постепенно она углубляется в металлическую деталь, обрабатывая поверхности отверстия.

Зенкер с рабочим диаметром 16 мм.

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.

Технические характеристики зенкеров по металлу

Технические характеристики описаны в определенных государственных документах. Параметры для цельной оснастки цилиндрической формы:

1. Допустимые типы — с цилиндрическим хвостовиком, насадные, с коническим хвостовиком.
2. Конус Морзе — от 1 до 4.
3. Диаметр — от 7,8 до 50 мм.
4. Длина рабочей части — от 75 до 220 мм.
5. Общая длина — от 156 до 369 мм.

Получить больше информации о технических характеристиках оснастки можно из ГОСТ 12489-71. Геометрические параметры, материал описаны в ГОСТ 14953-80.

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.

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.

Виды и применение зенковок

При обработке деталей на сверлильных и токарных станках зенковка по металлу применяется для:

• Формирование в предварительно подготовленных отверстиях углублений  конической или цилиндрической формы требуемой длины.
• Формирование опорных  плоскостей возле отверстий.
• Съём фаски в отверстиях.
• Обработка отверстий под крепеж.

Часто можно встретить и термин «цековка», так называют инструмент, предназначенный для рассверливания углублений цилиндрической формы и опорных плоскостей.

По конфигурации режущей части встречаются следующие виды зенковок:

• Цилиндрической конфигурации.
• Конические зенковки.
• Торцовые инструменты.

По диаметру обрабатываемых отверстий зенковки подразделяются на:

• Простые (от 0,5 до 1,5 мм).
• Для отверстий диаметром от 0,5 до 6 мм. Выпускаются с предохранительным или без предохранительного конуса.
• Зенковки с конусным хвостовиком. Применяются для отверстий диаметром от 8 до 12 мм.

Цилиндрическая

Операция такого вида зачастую применяется практически в любом типе производства. Итогом становится выемка цилиндрической формы. Это идеальный выбор для винтов и болтов. А данные крепежные элементы в штатном формате распространены почти во всех конструкциях. Фактически это самая популярная и актуальная разновидность зенкования отверстий в металле.

Плоские и торцевые

Такой способ иногда называют цековкой. Особый финальный вид операции. Используется в уже готовых углублениях. Чтобы сами шляпки и иные метизы для сокрытия входили плотно и без зазоров. Для этого поверхность очищается. И тут нам и понадобятся эти разновидности.

По сути, цековка и зенковка – отличие небольшое. Просто это более узкая деятельность, который имеет такое название только при плоской или торцевой зачистке.

Геометрические параметры

Чтобы правильно подобрать зенкер под конкретную задачу, нужно знать, с каким металлом он будет работать и что за параметры имеют основные элементы зенкера. Для цельнометаллических элементов цилиндрической формы предусмотрены следующие стандарты на геометрические параметры при обработке конкретных материалов:

1. У деталей, выполненных из стали конструкционного назначения с отверстиями до 40.0 мм в диаметре, обработку последних проводят инструментом с диаметром рабочей части от 40 до 10 мм и количеством режущих кромок 3–4 единицы. Если диаметр достигает 80 мм, то резец должен быть в пределах 32–80 мм.
2. У деталей, выполненных из металла, который был подвержен закалке, отверстия обрабатывают 4- и 3-лезвийными зенкерами с размером поперечного сечения от 50 до 14 мм.
3. У деталей из чугуна либо металла цветного операцию зенкерования для глухих отверстий проводят перовым инструментом.

Рекомендации по применению конических элементов к типу металла, что должно соответствовать определенной геометрической форме конуса (имеется в виду угол), следующие:

1. От 20 до 15 градусов угол можно применять, когда необходима обработка мягких марок стали и сплавов.
2. От 10 до 8 градусов угол подойдет для работы, что предполагает зенковку металлов с твердостью средней величины либо деталей для отливок стальных.
3. Угол в 5 градусов и ниже применим для зенковки заготовок из чугуна либо сталей высоколегированных.

Когда при помощи зенкера проводят чистовую обработку изделия, диаметр поперечника инструмента должен совпадать с тем диаметром, который должен получиться в итоге!

Особенности зенкования отверстий

Приведём некоторые рекомендации для металлообработки методом зенкования:

• При обработке твердых сплавов и чугуна необходимо использовать охлаждающие эмульсионные составы для отвода тепла.
• Очень важно правильно подобрать инструмент для проведения работ. Необходимо учесть материал заготовки и характер работ.
• При подбое зенковки особое внимание уделите заданным параметрам обработки – диаметр, потребная точность, размер углубления.
• Обратите внимание на способ фиксации на станке, при необходимости приобретите необходимую дополнительную оснастку.

Действующий ГОСТ

Определяет технические условия для конической зенковки ГОСТ 14953-80. Также, при металлообработке, следует руководствоваться другими стандартами регулирующими параметры используемых сходных инструментов – зенкеров, разверток и т. д. Подбор зенковок необходимо производить по таблицам в специальной литературе.

Выбор зенкера

Выбор типа зенкера обусловлен:

• характером обработки;
• расположением отверстия, которое следует обработать;
• материалом обрабатываемой детали;
• серийностью производства.

Выбор размера зенкера зависит от

• габаритов (диаметра, глубины) отверстия, подвергающегося обработке;
• обрабатываемого материала;
• желаемой точности обработки.

Основной диаметр зенкера выбирается соответственно характеру последующей обработки отверстия, учитывая припуск на обработку. При выборе длины хвостового зенкера или аналогичного параметра оправки для насадного зенкера имеет значение длина обрабатываемого отверстия. Кроме того, определяя длину инструмента или оправки, важно учитывать длину закрепления зенкера, габариты направляющей втулки, прочие условия работы.

Соответственно материалу обрабатываемой детали, выбирают и материал самого зенкера.

Способ закрепления зенкера — немаловажный момент, который влияет на предпочтение по конструкции и длине инструмента. Причем следует учитывать:

• параметры хвостовика инструмента;
• длину обрабатываемого отверстия;
• тип станка для обработки.

Если для расточных работ берутся твердосплавные пластины, следует максимально унифицировать способ закрепления.

Зенкерование и смежные с ним операции

Зенкерование сходно с операцией рассверливания: оба процесса ведутся с готовым отверстием. Отличие состоит в том, что результат зенкерования получается более точным. В процессе операции устраняются недостатки, возникающие после штамповки, литья или сверления. Улучшаются такие показатели, как чистота поверхности, точность, достигается высокая степень соосности.

Часто при формировании отверстий сверлом (особенно глубоких) наблюдается отклонение от центра из-за невысокой жесткости инструмента. Зенкер от сверла отличается тем, что имеет более высокую жесткость из-за увеличенного числа режущих зубьев. Важно, что такое отличие обеспечивает более точное направление движения инструмента, а при меньшей глубине резки наблюдается высокая чистота. При сверлении отверстий можно получить квалитеты 11–12, шероховатость поверхности отверстия Rz 20 микрометров. При операции зенкерования получаем квалитеты 9–11, шероховатость 2,5 микрометров.

Развертки конические под конус Морзе

Еще более точной операцией является процесс развертывания (6–9-й квалитеты, Rа 1,25– 0,25 микрометров). Это уже чистовая обработка резанием. Зенкерование отверстий – получистовая операция. Зенкерование и развертывание отверстий, если обе этих операции предусмотрены технологическим процессом, выполняются за одну установку детали на станке.

Нередко путают зенкерование и зенкование отверстий и некорректно называют зенкером другой инструмент – зенковку (см. фото ниже). Зенковки, в отличие от зенкеров, имеют другую конструкцию и применяются для решения иных технологических задач.

Зенковки конические

Зенковка применяется в процессе снятия фаски с верхней части отверстий, а также для получения углублений конической формы. Бывает также зенковка цилиндрическая, но такой инструмент правильнее называть цековкой. При помощи такого инструмента в деталях получают углубления соответствующей формы. Для выполнения такой зенковочной операции также может быть использован универсальный инструмент – сверло, специально совмещенное с зенковкой.

Посмотрев данное видео, можно легко понять принцип работы и назначение зенковки, а также ее отличие от зенкера и других родственных инструментов для обработке отверстий.

Чтобы не путаться в схожих операциях, достаточно рассмотреть и запомнить данную схему, наглядно объясняющую конструктивные отличия и назначение инструментов для обработки отверстий

Сущность процесса зенкования

Зенкование и сверление тесно связаны между собой. Обычно зенкование проводят по готовому отверстию, но бывают случаи, когда необходимо сделать углубление без предварительного сверления. И в том, и в другом вариантах используют инструмент зенковку разных конструкций.

Сам процесс зенкования очень прост: специальным резцом снимают фаску на отверстии. Чем больше металла снято, тем больше получается углубление. Форма зенковки обычно коническая. Здесь главное – соблюсти строгую центровку режущего элемента и отверстия: должна быть идеальная соосность. В противном случае будет наблюдаться смещение углубления относительно отверстия, и шляпка винта не сможет в него войти.

Чтобы выполнить операцию зенкования для получения фасок и для углублений, необходимо пройти следующие этапы технологического процесса:

1. Измерить шляпку резьбового метиза, под который будет производиться углубление (имеются в виду как диаметр, высота, так и угол скоса, если шляпка имеет конструкцию под потай).
2. Подобрать соответствующую зенковку и закрепить ее в сверлильном или токарном оборудовании.
3. Строго соблюдая соотношение осей, закрепить напротив резца заготовку с отверстием.
4. Включить сверлильное оборудование и выставить необходимое количество оборотов (если это позволяет схемотехника станка) или заведомо подобрать необходимый инструмент под параметры оборудования.
5. Провести зенкование отверстия.

Оборудование для зенкования

В принципе, не только для этой операции, но и для обеих, которые фигурируют в обзоре, подходит и обычный ручной прибор. То есть, дрель, а некоторые даже используют шуруповерт. Разумеется, поступать подобным образом строго не рекомендуется. Даже если мощности для успешного завершения в принципе хватит, то явно будет серьезная потеря в точности. Какой бы эксперт ни взялся за такое мероприятия, он не сможет 100% точно выверить центр и ось, просто удерживая прибор руками. Значит, отклонения неминуемы.

Логичным вариантом будет токарный станок. Он используется почти во всех случаях. Иногда заменяется специальным обрабатывающим центром, многофункциональным оборудованием. Суть от этого не изменяется.

Сам инструмент, который необходим – зенковка. Он состоит из двух составных частей. Первая – это резец. От его формы и расположения зависит вид обработки. Так, бывают цилиндрические и конические варианты, о которых мы говорили выше, обратные и иные. Что такое обратное зенкование отверстий, понять легко. Это обычная чистка паза специальной насадкой. Вторая часть – это хвостик. Он нужен для фиксации в патроне станка.

Производится инструментарий из твердых сплавов углеродистой, а также легированной стали. Ведь кромке придется работать с различным ресурсом. И среди материалов, в которых необходимо сделать углубление часто встречаются весьма твердые, как чугун. Соответственно, если резцы будут не выше по уровню твердости, то на серьезных оборотах они могут просто обломаться или сточиться раньше срока. Что приведет к экономическим расходам на предприятии.

Развертывание, как способ обеспечения максимальной точности

Как мы уже уточнили, финишная обработка зачастую становится обязательно. Но есть задачи, где она фактически не важна. То есть если по регламенту у метиза положен 1 класс точности, то квалитет должен соответствовать значению в 6-5, а допуск не должен быть выше 1.3 мкм. Разумеется, без развертывания добиться таких результатов невозможно по определению. Но вот для 5 класса точности достаточно иметь квалитет в 12 и уровень допуска в 21 мкм. А такими параметрами может похвастаться паз и после проведения штатного зенкерования. Соответственно, последующий этап будет просто не нужен.

Соблюдайте правила при работе с цековкой

При выполнении цекования необходимо придерживаться ряда правил:

• При цековании открытых поверхностей рекомендуется зафиксировать на хвостовике инструмента упор. Простейший способ – использование упорной гайки с контргайкой.
• При цековании углублений под шляпки метизов используется инструмент с углом при вершине 90°. Уменьшение угла выполняется в тех случаях, когда после цекования на поверхности обрабатываемого отверстия остается огранка.
• Выполнение отверстий под метизы выполняется в два этапа. Сначала рассверливается отверстие до определенного диаметра, затем цековкой отверстию придается нужная форма и размер.
• Направляющая цековки не должна соприкасаться с втулкой всей поверхностью. Допустимо соприкосновение винтовыми ленточками. Нарушение этого правила может привести к заеданию цековки во втулке в результате сильного нагревания заготовки и металлорежущего инструмента под воздействием высокой скорости вращения шпинделя станка.
• Соосность отверстия обеспечивается за счет применения цековок с направляющими.
• При закреплении торцевого зенкера в быстросменном патроне, рекомендуется располагать режущие зубья с двух торцов.
• Для обработки заготовок из металлов высокой твердости следует использовать инструмент с твердосплавными пластинами.
• Для обработки хрупких сплавов рекомендуется применять винтовые однозубые торцевые зенкеры с радиально расположенной передней поверхностью.

Соблюдение правил дает гарантию получения идеально точных по размерам отверстий.