Тема уроку:"Розвертання вручну циліндричних і конічних отворів чорновими і чистовими розвертками"
Опрацювати матеріал. Дати відповідь на запитання.
Розвертання — це процес чистової обробки отворів, який забезпечує точність за 7—9-м квалітетами і шорсткість поверхні Rа = 1,25—0,63.
Розвертки. Інструментом для розгортання є розвертки. Розгортання отворів здійснюють на свердлильних і токарних верстатах або вручну. Розвертки, що застосовують для ручного розвертання, називаються ручними (рис. 1.), а для розвертання на верстатах — машинними. Машинні розвертки мають коротшу робочу частину. За формою оброблюваного отвору розвертки поділяють на циліндричні та конічні. Ручні й машинні розвертки складаються з трьох основних частин: робочої, шийки й хвостовика.
Робоча частина, на якій розміщені по колу зуби, у свою чергу поділяється на різальну, або забірну, частину, калібрувальну (циліндричну) та зворотний конус.
Рис.1 Ручна розвертка
Різальна (забірна) частина на кінці має напрямний конус (скіс під кутом 45°), призначений для зняття припуску на розгортання й оберігання вершини різальних кромок від забоїн при розгортанні.
Різальні кромки забірної частини утворюють з віссю розвертки кут при вершині 2 φ (для ручних розверток він дорівнює 0,5—1,5°, а для машинних — 3—5°).
Калібрувальна частина служить для калібрування отворів і спрямування розвертки під час роботи. Кожен зуб калібрувальної частини розвертки закінчується канавкою, завдяки чому утворюються різальні кромки; крім того, канавки служать для відведення стружки.
Зворотний конус знаходиться на калібрувальній частині ближче до хвостовика. Він служить для зменшення тертя розвертки об поверхню отвору й для збереження якості оброблюваної поверхні при виході розвертки з отвору.
У ручних розвертках зворотний конус становить 0,05—0,1 мм, а у машинних — 0,04—0,3 мм.
Шийка розвертки знаходиться за зворотним конусом і служить для виходу фрези при фрезеруванні (нарізуванні) на розвертках зубів, а також шліфувального круга при загостренні.
Хвостовик ручних розверток має квадрат для воротка (рис. 1.7.71). Хвостовик машинних розверток Ø 10—12 мм виконують циліндричним, більш великих — конічним (рис. 2).
Рис. 2 Основні елементи розвертки:
1 — західна фаска; 2 — різальна ділянка; 3 — робоча ділянка; 4 — калібрувальна ділянка; 5 — шийка; 6 — хвостовик
Центрові отвори служать для встановлення розвертки при її виготовленні, а також при загостренні й перезагостренні зубів.
Різальними елементами розвертки є зуби (рис. 3), які характеризуються заднім кутом, що дорівнює 6—15° (більші значення беруть для розверток більших діаметрів), кутом загострення β і переднім кутом γ (для чорнових розверток він дорівнює 0—10°, для чистових — 0°).
Рис. 3. Геометрія зубів розвертки:
а — чорнових; б — чистових
Розвертки виготовляють з рівномірним і нерівномірним розподілом зубів по колу. При ручному розгортанні застосовують розвертки з нерівномірним розподілом зубів по колу; наприклад, у розвертки, що має вісім зубів, кути між ними становлять 42, 44, 46 і 48°. Таке розміщення зубів забезпечує в отворі чистішу поверхню, а головне, обмежує можливість утворення так званої огранки, тобто коли отвори будуть не циліндричної, а багатогранної форми.
Якщо б крок розвертки був рівномірним, то при кожному повороті воротком розвертки зуби зупинялися в одному й тому самому місці, що неминуче призвело до виготовлення хвилястої (гранованої) поверхні.
Машинні розвертки виготовляють з рівномірним розміщенням зубів по колу. Число зубів розверток кратне — 6, 8, 10 тощо. Чим більше зубів, тим вища якість обробки.
Ручні й машинні розвертки виготовляють з прямими (прямозубі) й гвинтовими (спіральні) канавками (зубами). За спрямуванням гвинтових канавок їх поділяють на праві (рис. 4 б) і ліві (рис.4, а).
Рис.4. Спіральні розвертки:
а — ліва; б — права
При обробці спіральною розверткою поверхня виходить чистішою, ніж при обробці прямозубою розверткою. Однак виготовлення й особливо загострення спіральних розверток надто складні, тому такі розвертки застосовують лише при розгортанні отворів, у яких є пази або канавки.
Як конічні, так і циліндричні розвертки виготовляють комплектами з двох або трьох штук (рис. 5). У комплекті з двох штук одна розвертка попередня, а друга — чистова. У комплекті з трьох штук перша розвертка — чорнова (обдирна), друга — напівчистова і третя — чистова, що надає отвору остаточних розмірів потрібної шорсткості.
Рис.5 Комплект ручних конічних розверток.
Конічні розвертки працюють у складніших умовах, ніж циліндричні, тому в них на прямих зубах роблять поперечні прорізи для зняття стружки не всією довжиною зуба, що значно зменшує зусилля при різанні. До того ж оскільки чорнова розвертка знімає більший припуск, її роблять ступінчастою, у вигляді окремих зубів, які при роботі подрібнюють стружку. На проміжній розвертці, що знімає значно меншу стружку, прорізи роблять менші й іншого профілю.
Чистова розвертка ніяких стружколамаючих канавок не має.
Ручні циліндричні розвертки застосовують для розгортання отворів Ø 3—60 мм. За ступенем точності їх поділяють за номерами — 1, 2 і 3.
Машинні розвертки з циліндричним хвостовиком виготовляють трьох типів — І, II і III. Розвертки застосовують для обробки отворів за 6—8-м квалітетами і виготовляють Ø 3—50 мм. Їх закріплюють у самоцентрувальних патронах верстатів.
Машинні розвертки з конічним хвостовиком типу II виготовляють Ø 10—18 мм з коротшою робочою частиною. Ці розвертки закріплюють безпосередньо у шпинделі верстата.
Машинні насадні розвертки типу III виготовляють Ø 25—50 мм. Цими розвертками оброблюють отвори за 5—6-м квалітетами.
Машинні розвертки з квадратною головкою виготовляють Ø 10—32 мм. Вони служать для обробки отворів за 6—7-м квалітетами і закріплюються у патронах, що допускають похитування й самоцентрування розверток в отворах.
Насадні розвертки зі вставними ножами типу І мають те саме призначення, що й попередні; виготовляють їх Ø 25—100 мм.
Машинні розвертки, оснащені пластинками з твердого сплаву Т15К6, служать для обробки отворів великих діаметрів з великою швидкістю й високою точністю.
Окрім розглянутих, широко застосовують й інші розвертки, що підвищують точність і якість обробки отворів.
Розсувні (регульовані) машинні розвертки (рис. 6) застосовують при розгортанні отворів Ø 24—80 мм. Вони допускають збільшення діаметра на 0,25—0,5 мм.
Регульовані розвертки набули найбільшого поширення. Вони складаються з корпуса, що служить досить довго, і вставних ножів простої форми. Виготовляють їх з порівняно недорогих конструкційних сталей. Ножі роблять з тонких пластинок, на них витрачається незначна кількість дорогоцінного металу. Їх можна переставляти або розсувати на більший діаметр, регулюючи або загострюючи до потрібного розміру. Коли ножі сточуються і не забезпечують надійного за кріплення, їх замінюють новими.
Рис. 6 Машинна розвертка.
Для розгортання наскрізних отворів широко застосовують розтискні машинні розвертки, ножі в яких або кріплять гвинтами, або в точно підігнаних пазах притискують до дна останніх конусними виточками кінцевих гайок. Ножі кріплять також гвинтами, що розтискують корпус.
При роботі розверткою на верстаті часто бувають випадки, коли при жорстко закріпленій розвертці її вісь не збігається з віссю оброблюваного отвору і тому розвернений отвір виходить неправильної форми. Це відбувається при пошкодженому верстаті, коли вісь обертання шпинделя не збігається з віссю отвору (биття шпинделя).
Для підвищення якості обробки і щоб запобігти браку при розвертанні отворів, застосовують хитні оправки (рис. 7). Хитна оправка кріпиться у шпинделі верстата конічним хвостовиком 1. В отворі корпуса 4 кріпиться штифтом 5 із зазором хитна частина оправки 6, яка впирається кулькою 3 у підп’ятник 2. Завдяки такій конструкції хитна оправка з розверткою може легко набувати положення, що збігається з віссю розвірчуваного отвору.
Рис. 7 Хитна оправка
Для того щоб виготовити отвір високої точності, застосовують плаваючі розвертки — пластини, встановлені у точно оброблені пази циліндричної оправки. Зовнішні ребра пластини загострені так само, як і зуби розвертки. Для забезпечення регулювання пластини роблять складаними. При роботі плаваючими розвертками не потрібна точна співвісність оброблюваного отвору та шпинделя верстата і крім того, точний отвір матимемо навіть при битті шпинделя, оскільки пласти на своїми стрічками центрується по стінках отвору, переміщуючись у пазу оправки в поперечному напрямі. Застосування раціональної конструкції розверток не лише забезпечує високу якість роботи, а й значно підвищує продуктивність праці.
На деяких машинобудівних заводах при розгортанні конічних отворів на конусну частину розвертки встановлюють обмежувальне стопорне кільце, що виключає витрату часу на вимірювання.
Для зменшення навантаження на розвертку в процесі роботи збільшують довжину її забірної частини вдвічі. Це дає змогу від мовитися від другої розвертки й підвищити продуктивність і точність обробки.
Широко застосовують комбінований інструмент, що дає змогу об’єднати дві операції й дістати отвір заданих форми, квалітету й шорсткості.
Прийоми розвертання
Розгортанню завжди передує свердління або зенкерування отворів. Розмір свердла або зенкера, якими отвір оброблювався перед розвертанням, добирають з таким розрахунком, щоб на чорнове розгортання залишався припуск 0,25—0,5 мм, а на чистове — 0,05—0,015 мм. Глибина різання визначається товщиною зрізуваного шару, що становить половину припуску на діаметр. Елементи різання при розвертанні показано на рис.8.
Рис. 8. Елементи різання при розгортанні:
t — глибина різання; S — подача; V — швидкість різання; 1 — деталь
Подача та швидкість різання при розвертанні суттєво впливають на шорсткість поверхні отвору. Чим вищі вимоги до якості поверхні, тим менші мають бути швидкості різання й подачі. При цьому слід мати на увазі, що для отворів діаметром не більш як 25 мм під чорнове розвертання залишають припуск 0,01—0,15 мм, під чистове — 0,05—0,02 мм. Отвори діаметром менш як 25 мм слід обробляти спочатку чорновою розверткою, потім чистовою. Отвори діаметром понад 25 мм обробляють спочатку зенкером, а потім — чорновою й чистовою розвертками.
Для розгортання деталь надійно закріплюють у лещатах (великі деталі не закріплюють). Значний вплив на шорсткість і точність розгортання мають змащування й охолодження. За їх відсутності отвір розбивається (він виходить нерівним, шорстким) і, крім того, виникає небезпека защемлення й поламки розвертки. Тому при розгортанні застосовують мастильно-охолодні рідини (МОР).
Ручне розвертання. Починаючи розгортання, насамперед слід: вибрати відповідну розвертку, потім переконатися, що на різальних кромках немає викришених зубів або забоїн;
перевірити розмір залишеного на розвертання припуску, який не має бути більшим встановленого, інакше розвертка затупиться й можуть викришитися зуби;
обережно вставити в отвір розвертку й перевірити її положення за косинцем 90°; переконавшись у перпендикулярності осі, в отвір вставляють кінець розвертки так, щоб її вісь збігалася з віссю отвору; далі плавно обертають розвертку, подаючи її в отвір; обертання здійснюють лише в одному напрямі, оскільки при обертанні у зворотному напрямі може чи частина чи зовсім викришитися лезо (рис. 9, а).
Рис. 9. Встановлення розвертки й воротка (а) і застосування розвертки з подовжувачем (б)
Для розгортання отворів у важкодоступних місцях деталі застосовують спеціальні подовжувачі (рис. 1.7.78, б), які надягають на квадрат хвостовика розвертки; на квадрат хвостовика подовжувача встановлюють вороток.
На рис. 1.7.79 показано послідовність обробки отвору 30 мм у стальній деталі за 6—7-м квалітетами:
I — свердління отвору Ø 15,7 мм;
II — зенкерування зенкером Ø 15,9 мм;
III — розвертання чорновою розверткою Ø 16 мм.
Рис. 10. Послідовність обробки отвору
Обробка конічних отворів. При обробці конічних отворів з великою конусністю (рис. 11, а) застосовують комплект із трьох інструментів. Спочатку обробляють отвір ступінчастим зенкером (рис. 1.1, б), потім застосовують розвертку зі стружколамаючими канавками (рис. 11, в) і далі — конічну розвертку з гладенькими різальними лезами (рис. 11, г).
Машинне розвертання здійснюють так само, як і свердління, тобто розвертку закріплюють за допомогою патрона або перехідних втулок у конусі шпинделя верстата. При цьому разом з міцним за кріпленням розвертки слід забезпечити збіг її осі з віссю шпинделя.
Рис. 11. Обробка конічного отвору:
а — деталь з конічним отвором; б — обробка ступінчастим зенкером; в — обробка розверткою зі стружколамаючими канавками; г — обробка конічною розверткою з гладенькими різальними лезами
V. Первинне закріплення знань.
1. Чим відрізняються ручні розвертки від машинних.
2. Який квалітет точності і яку шорсткість можна отримати за допомогою розвертання.
3. За формою розвертки поділяють …?
VІ. Підбиття підсумків уроку.
Коректую відповіді учнів та відповідаю на запитання, що виникли у процесі вивчення теми уроку. Оцінюю роботу учнів на уроці.
VІІ Практична частина уроку.
Під час ручного розвірчування розвертку закріплюють у воротку, змащують і потім вводять забірною частиною у отвір, направляючи її так, щоб осі отвору і розвертки збіглися. В особливо відповідальних випадках положення розвертки перевіряють кутником у двох взаємно перпендикулярних площинах. Переконавшись у правильності положення розвертки, починають повільно обертати її вправо і одночасно трохи натискують зверху (. Вороток треба обертати повільно, плавно і без ривків. Не можна форсувати розвірчування збільшенням натискування навіть тоді, коли розвертка просувається легко. Обертання розвертки у зворотному напрямі абсолютно неприпустиме, бо воно може спричинити задири на поверхні отвору або поломку різальних кромок розвертки. Розвірчувати отвори треба розвертками певного діаметра за один прохід і обов'язково з одного боку. Розвірчування можна вважати закінченим, коли робоча частина розвертки цілком пройде отвір.
Необхідно пам'ятати, що розвертки відносяться до точних інструментів, що дорого коштують, тому на правильність їх експлуатації і зберігання повинна бути звернена особлива увага. Розвертками треба користуватися лише за призначенням, не можна доводити їх до надмірного затуплення. Зберігати їх потрібно у дерев'яних гніздах або чохлах.
