Развертка по металлу: назначение и принцип действия

Что это такое? Развертка по металлу необходима для формирования высокоточных и качественных отверстий при итоговой обработке металлов. Для этого используют специальные режущие инструменты.

На что обратить внимание? В зависимости от типа и характеристик развертки применяют для выполнения специфических задач. Особенностью является количество зубьев (обычно от 6 до 16). Это позволяет делать отверстия с идеальной точностью.

Назначение и принцип действия развертки по металлу

Разверткой по металлу называют инструмент, позволяющий производить чистовую механическую обработку металла небольших отверстий цилиндрической формы после сверления или черновой обработки зенкерами, которые, несмотря на некоторое внешнее сходство, отличаются числом зубьев и особенностями их заточки.

Использование разверток различного типа позволяет выполнять специфические технологические операции, например, одни из них предназначены для чистовой обработки поверхности стенок, другие больше подходят для того, чтобы откалибровать изделие, придав требуемую геометрию и диаметр.

Развертки по металлу отличаются большим количеством зубьев – их количество колеблется от 6 до 16. Данный режущий инструмент снимает очень тонкий слой металла с поверхности стенок отверстий, что дает возможность производить прецизионную обработку, подгоняя конфигурацию и диаметр строго под заданные параметры.

Существуют различные формы разверток, что позволяет работать как с цилиндрическими отверстиями, так и с конусами, к примеру, для установки конусного штифта. Все виды инструмента изготавливаются по ГОСТу. Вращение рабочего инструмента в сочетании с его подачей дает возможность снимать слой металла, толщина которого измеряется десятыми и даже сотыми долями миллиметра.

Отличие развертки по металлу от сверла

Сверла используются для формирования отверстий в заготовках путем сверления. В отличие от них развертки не предназначены для создания отверстий – ими пользуются для того, чтобы довести уже готовые до требуемых параметров (увеличить диаметр, изменить геометрию, удалить заусенцы и неровности). То есть внешнее сходство этих металлорежущих инструментов не означает их взаимозаменяемость – они выполняют разные и строго ограниченные функции.

Сформированные сверлением отверстия, как правило, имеют несовершенную форму и изъяны поверхности. С помощью разверток можно привести геометрию к заданным параметрам, избавить поверхность от заусенцев и т. д. Квалитет точности при использовании разверток – от 6 до 9, а шероховатость (Ra) колеблется от 0,32 до 1,25 мкм.

Конструкция развертки по металлу

Благодаря особенностям конструкции разверток – многочисленным режущим кромкам – обработка производится с минимальными припусками на снятие металла и обеспечивается вращением и поступательным движением (подачей) инструмента вдоль оси отверстия.

Принято различать четыре типа разверток. Они бывают:

1. ручными с цилиндрическим хвостовиком;
2. машинными цельными с коническим хвостовиком;
3. машинными цельными с цилиндрическим хвостовиком;
4. машинными сборными со сменными режущими элементами.

Зубья (от 6 до 16) могут быть расположены по окружности развертки как равномерно, так и неравномерно, что зависит от специфики производимой обработки.

Возьмем для примера цельную ручную развертку с цилиндрическим хвостовиком. Конструкцию инструмента составляют три основные части: рабочая, шейка и хвостовик. Устройство рабочей части включает в себя направляющую, режущую, калибрующую части и обратный конус. Основная часть процесса по обработке отверстий выполняется существенно более длинной, чем у машинных аналогов, режущей кромкой.

Основные приемы работы с развертками по металлу

Обработка отверстия производится с помощью развертки, диаметр которой должен быть на 200–300 мкм больше его диаметра при черновой обработке, и на 50–100 – при чистовой. Сверла для подготовки прорезей должны подбираться с учетом этих припусков. В противном случае заборная часть инструментов может быстро износиться. Кроме того, пострадают точность обработки и качество поверхности.

Обработка отверстия ручной разверткой по металлу производится с соблюдением определенных правил и последовательности. Необходимо:

1. Закрепить развертку в воротке и смазать.
2. Поместить заборную часть инструмента в отверстие таким образом, чтобы их продольные оси совпадали.
3. Контролировать положение развертки с помощью угольника.
4. Начинать вращать развертку по часовой стрелке, слегка нажимая на нее сверху.
5. Вращение должно быть плавным, без рывков. Ускорять процесс не следует, даже если он идет легко.
6. Вращать инструмент в обратном направлении нельзя – это может привести к поломке режущих кромок и образованию задиров на металле отверстия. Обработка производится одним проходом.

Обработка отверстий машинными развертками:

• Фиксация машинных разверток аналогична креплению сверл. Обработка также сходна со сверлением – ее следует производить, не меняя положения заготовки после того, как подготовлено отверстие.
• Качающиеся державки, которые часто используются для крепления разверток, позволяют им самостоятельно центрироваться, располагаясь вдоль продольной оси отверстия.
• Подачу желательно производить в автоматическом режиме. Скорость обработки примерно в 2-3 раза меньше, чем при сверлении.
• В ходе обработки отверстий следует использовать СОЖ или обильную смазку.
• Обработку следует производить на низких оборотах, что повышает как ее качество, так и рабочий ресурс инструмента.

Устройство и характеристики развертки по металлу

Конструкция стандартной развертки включает в себя:

• рабочую часть, которая взаимодействует с обрабатываемым материалом и представляет собой набор режущих зубьев;
• переходную шейку цилиндрической формы, которая соединяет рабочую часть с хвостовиком;
• хвостовик, используемый для фиксации развертки в воротке или патроне станка.

Грани зубьев на рабочей части развертки формируют несколько зон:

• Заборную часть с расположенным на конце направляющим конусом. Острые режущие кромки, расположенные на зубьях, предназначены для съема металла с внутренней поверхности обрабатываемых отверстий.
• Калибрующую часть, где расположена цилиндрическая ленточка, – плоская поверхность для повышения размерной стойкости развертки.
• Задний конус, где зубья примыкают к переходной шейке.

Расположенные между зубьями канавки, предназначенные для отвода стружки, бывают:

• прямыми (самая распространенная форма);
• спиральными – предназначенными для обработки прерывистых поверхностей.

Зубья разверток по металлу

Чаще всего встречаются развертки с количеством зубьев от 6 до 14, реже используется инструмент с 16-ю зубьями, применяемый для прецизионной обработки отверстий. Четное число зубьев обусловлено необходимостью контроля диаметра рабочей части инструмента. Чем большую чистоту поверхности мы хотим получить, тем больше должно быть режущих кромок, но с увеличением их количества снижается способность инструмента отводить стружку и сокращается прочность самих зубьев.

Различают прямозубые и косозубые развертки (по наклону зубьев относительно продольной оси рабочей части). Зубья могут располагаться по окружности развертки как с равным, так и с разным шагом. По характеру заточки режущей части зубья разверток бывают острозаточенными и затылованными.

Виды разверток по металлу и их цена

• Для механической обработки отверстий используются развертки различной конструкции:

1. Цельные, выполненные из быстрорежущих или инструментальных стальных сплавов, – наиболее широко распространенная разновидность с монолитной конструкцией. Популярность этой вида разверток по металлу обусловлена относительной низкой ценой – от 20 рублей.
2. Насадные – трубки с зубьями по внешней стороне с отверстием в центре для крепления на хвостовике, который в свою очередь фиксируется патроном. Диаметр развертки достигает 300 мм. Такие инструменты продаются по цене от 300 до 1 300 рублей за штуку.
3. Комбинированные – состоят из двух рабочих частей и/или снабжены двумя рабочими поверхностями.
4. Нерегулируемые – имеют фиксированный диаметр.
5. Регулируемые развертки по металлу – универсальные инструменты диаметром до 50 мм.

Благодаря регулируемому диаметру такие развертки заменяют собой набор обычных разверток по металлу.

• В зависимости от способа регулировки различают:

1. разжимные развертки;
2. раздвижные развертки.

• Шила-развертки предназначены для обработки вручную отверстий в пластмассе, картоне, фанере, тонком и мягком листовом металле. Существуют две разновидности:

1. Четырехгранные напоминают обычное шило с тонким острием квадратного сечения. Их чаще всего используют для увеличения диаметра отверстий в бумаге.
2. Разборные, состоящие из ручки и острия. Максимальный диаметр может достигать 14 мм.

• В зависимости от формы рабочей части развертки бывают:

1. Цилиндрическими – используются для обработки стандартных отверстий. Приобрести шило-развертку можно по цене от 50 до 100 руб.
2. Коническими, в форме усеченного конуса – используют для работы как со стандартными отверстиями, так и имеющими переменный диаметр.

Коническую развертку по металлу можно купить по цене от 50 рублей за штуку и выше.

• Ступенчатыми. У такого инструмента диаметр рабочей части меняется ступенчато. Подобные развертки обычно используют для обработки отверстий в листовом металле.

• В зависимости от устройства хвостовика развертки могут быть:

1. Ручными с квадратом под вороток на конце хвостовика. Обычно имеют диаметр не больше 50 мм, так как при большем размере инструмент трудно проворачивается в отверстии. Приобрести можно по цене от 20 рублей и выше.
2. Машинными с коническими или цилиндрическими хвостовиками, предназначенными для фиксации в патроне сверлильно-фрезерного или токарного станка. Можно купить по цене от 20 рублей.

Как выбрать развертку по металлу

Выбирая развертку, следует исходить из особенностей отверстия, требуемых шероховатости и точности:

• для крепления в воротке нужно выбирать инструмент с квадратным сечением хвостовика, а для работы на станке – c цилиндрическим или конусным (конус Морзе) хвостовиком;
• для развертки прерывистых отверстий следует использовать приспособление со спиральными зубьями;
• отверстия большой глубины обрабатывают насадными развертками, имеющими либо удлиненную оправку, либо более длинную рабочую часть;
• профессионалы обычно пользуются наборами разверток по металлу.

Также при выборе часто ориентируются на серийность производства. Если речь идет о крупносерийном производстве, желательно использовать регулируемые развертки. Высокая стоимость таких инструментов в данном случае компенсируется большим сроком службы. Размеры инструмента следует подбирать в соответствии с глубиной и диаметром обрабатываемых отверстий.

Нюансы в выборе разверток по металлу

• Соосники, которыми могут быть снабжены развертки, не дают инструменту отклониться при ручной обработке глубоких отверстий.
• Минимальные припуски, с которыми выполняется обработка отверстий, не позволяют исправить грубые погрешности, допущенные при сверлении.
• При машинной обработке важное значение имеет совпадение продольных осей инструмента и отверстия. Возможные дефекты могут быть вызваны биением шпинделя. Решить проблему можно, используя шарнирную оправку.
• Высокие скорости, на которых производится машинная обработка отверстий, требуют использования СОЖ.
• По классу обработки применение алмазных разверток сравнимо с хонингованием.

Воспользовавшись информацией, изложенной в этой статье, вы сможете собрать оптимальный набор разверток по металлу.