В металлообработке, рассверливания Это финишная операция, используемая для придания существующему отверстию более точного диаметра и улучшения качества поверхности. Сначала сверлится (или расточка), затем развертывается. Развертка удаляет... тонкое кольцо материала С помощью внутреннего сверления отверстия можно получить более контролируемый размер и более гладкое, круглое отверстие, чем при обычном сверлении.
Развертывание встречается повсюду в реальных цехах: отверстия для штифтов в автоматизированных приспособлениях, посадочные места втулок и подшипников в рамах машин, отверстия для шарниров и осей в оборудовании, даже прецизионные отверстия в авиационно-космический скобы. Это относительно простой шаг, но его легко неправильно использовать. Если предварительное отверстие, припуск, инструмент и настройка выполнены неправильно, развертывание приобретает репутацию процесса, который «никогда не держит размер».
В этой статье подробно рассматривается следующее: технологический процесс, оснастка, допуски, отклонения, типичные проблемы и практические аспекты. тематические исследования Таким образом, вы можете с большей уверенностью указывать или запускать операции по расслоению.
Что такое рассверливание (и что это не такое)
Определение в механической обработке
In обработка, рассверливания это:
Операция чистовой обработки отверстия, выполняемая с помощью многоканавочного инструмента (развертки) для улучшения качества обработки. точность диаметра, чистота поверхностии округлость/прямолинейность существующего отверстия.
Ключевые аспекты:
- Дыра уже существует (просверленный, расточенный, литой или пробитый).
- Развертка удаляет небольшое количество материала (остаток пособия).
- Как правило, развертка следует вдоль существующей оси отверстия, улучшая его геометрию, но не изменяя ее полностью.
Что НЕ является рассверливанием
Расширяние — это не:
- Замена сверлению, когда необходимо удалить большой объем материала.
- Надежное решение для устранения отверстий, которые неудачное местоположение или смещены.
- Универсальное средство от больших неровных или кривых отверстий.
Поскольку развертка, как правило, следует по пути наименьшего сопротивления, она в основном будет следовать по предварительному отверстию. Если местоположение и ось неправильные, развертывание обычно не исправлю Для обеспечения точного позиционирования и соосности обычно требуется следующее. сверление или интерполяция перед любым расширением.
Что на самом деле делает развертка при механической обработке?
С функциональной точки зрения, развертка:
- Контролирует конечный размер отверстия до предсказуемого диапазона, когда процесс стабилизируется.
- Улучшает качество поверхности относительно просверленные отверстия.
- Улучшает округлость и прямолинейность. в пределах.
- Обеспечивает функциональную посадку. для штифтов, втулок, подшипников и валов.
Типичное использование:
- Отверстия для штифтов для выравнивания крепления.
- Отверстия для запрессовки втулок или подшипников (с тщательным контролем технологического процесса).
- Отверстия с зазором и скользящей посадкой, где сверление само по себе дает слишком нестабильные результаты.
- Отверстия для шарниров и поворотных элементов должны обеспечивать плавное перемещение без чрезмерного люфта.
Во многих магазинах используется следующая комбинация: сверло → (опционально расточка) → развертывание → калибр с помощью пробкового калибра или пневматического манометра для критически важных посадок.
Процесс рассверливания шаг за шагом
Типичный план процесса расширения в фрезерный станок с ЧПУ может выглядеть так:
- Точечное или центральное сверление (необязательно, но полезно)
- Сокращает количество перемещений во время бурения.
- Улучшает положение и прямолинейность просверленного отверстия.
- Сверло меньшего размера
- С помощью дрели просверлите отверстие немного меньшего диаметра, чем желаемый конечный размер.
- разница между размером просверленного отверстия и размером готового изделия это оставшаяся сумма пособия.
- (Необязательно) Получистовая обработка отверстия
- Для обеспечения жестких требований к точности позиционирования или прямолинейности используется одноточечная расточка для корректировки положения и оси перед развертыванием.
- Этот этап превращает развертывание в чисто финишную обработку.
- Снимите фаску с отверстия.
- Небольшая фаска помогает плавно направлять развертку в отверстие.
- Уменьшает сколы по краям и деформацию кромок у входа.
- рассверливать
- Используйте правильную скорость вращения шпинделя и подачу в соответствии с рекомендациями поставщика инструмента.
- Используйте подходящую смазочно-охлаждающую жидкость или охлаждающую жидкость.
- Обеспечьте выравнивание и жесткость.
- Удалить заусенцы и очистить
- Удалите все заусенцы на входе/выходе.
- Перед окончательным измерением очистите стружку и охлаждающую жидкость.
- Диагностика
- Для проверки размеров и округлости используйте калибровочные пробки, нутромеры, пневматические калибры или координатно-измерительные машины.
Типы разверток (и когда использовать каждый из них)
Развертка — это многолезвийный инструмент с режущей кромкой. края и направляющие земли. Геометрия и материал сильно влияют на характеристики.
Ручные развертки
- Удлинённый стержень, квадратный конец для гаечного ключа.
- Используется с ручным инструментом для мелкосерийных работ по подгонке или ремонту.
- Сильно зависит от оператора; не идеально подходит для обеспечения стабильной точности производства.
Машинные (зажимные) развертки
- Предназначен для сверлильных станков, фрезерных станков. Станки с ЧПУ.
- Укороченный хвостовик; цилиндрический хвостовик для цанги/патрона.
- Предпочтительный вариант для использования в производстве – обеспечивает более воспроизводимые результаты при правильной настройке.
Развертки с прямыми и спиральными канавками
- Прямая флейта
- Часто используется для сквозных отверстий.
- Просто и экономично.
- Стружка имеет тенденцию продвигаться вперед относительно инструмента.
- Спиральная флейта
- Лучше для глухие дыры а также материалы, из которых образуются волокнистые стружки.
- Помогает извлечь стружку из отверстия.
- Часто уменьшает болтовню.
Регулируемые и расширительные развертки
- Диаметр можно незначительно регулировать в пределах заданного диапазона.
- Часто встречается при ремонтных работах и при умеренных допусках.
- Подходит для единичных случаев; менее идеален для точного, повторяющегося производства, поскольку размер может меняться, если не контролировать его должным образом.
Карбид против HSS
- Развертки из быстрорежущей стали
- Суровый и снисходительный.
- Лучше подходит для менее жестких настроек, ручных станков и прерывистой резки.
- Широко используется в общем машиностроении.
- Твердосплавные развертки
- Высокая износостойкость; отлично подходит для абразивных материалов или больших объемов производства.
- Требуются жесткие конструкции и точное выравнивание.
- Отлично подходит для стабильной работы с высокой пропускной способностью. Производство с ЧПУ.
Таблица 1 – Типичные варианты разверток в зависимости от типа отверстия и ситуации.
| Тип отверстия / ситуация | Рекомендуемый тип развертки | Заметки |
|---|---|---|
| Сквозное отверстие, общее сталь / алюминий | Прямоканальная быстрорежущая сталь машинная развертка | Простой, надежный для множества применений |
| Глухое отверстие в сталь или нержавеющая сталь | Спирально-канавочная развертка из быстрорежущей стали или твердосплава | Улучшенное удаление стружки, меньший риск её скопления. |
| Большой объем, абразивный или твердые материалы | Твердосплавная машинная развертка | Длительный срок службы инструмента, стабильные размеры, требует жесткой настройки. |
| Ручная установка сборка / ремонт | Ручная или регулируемая развертка | Оператор подгоняет размер под размер; не подходит для работы в стесненных условиях и при больших объемах работы. |
| коаксиальный отверстие на точеной детали (токарной обработке) | Развертка станка в задней бабке или инструментальной стойке | Отличная соосность с обработанным внешним диаметром. |
| «Желейный» алюминий или медь сплавы | Острая, отполированная развертка | Уменьшает образование наростов по краям и разрывов. |
Припуск на рассверливание: какой объем материала следует оставить?
компенсация за рассверливание Это лишний материал, оставшийся в предварительном отверстии для последующей обработки разверткой. Это один из важнейших параметров.
- Если пособие слишком мало
- Развертка, как правило, скорее трет, чем режет.
- В результате возникают нагрев, упрочнение при обработке (в некоторых материалах), вибрация и некачественная обработка поверхности.
- Размер отверстий становится нестабильным и часто немного меньше необходимого.
- Если пособие слишком велико
- Развертка перегружена.
- Увеличение деформации инструмента может привести к образованию отверстий увеличенного диаметра или конусных отверстий.
- Риск скола или поломки развертки возрастает.
- Чистота поверхности может ухудшиться.
Производители публикуют рекомендуемые допуски по диаметру и материалу. На практике же... инженеры-технологи Допуск на настройку зависит от материала, глубины отверстия и типа инструмента. Тенденция такова:
- Малый диаметр → меньший допуск.
- Большие диаметры → немного больший допуск.
- Сложные материалы → более тщательная настройка и улучшенная инструментальная поддержка.
Самый безопасный подход — следуйте данным поставщика развертки. а затем подтвердите работоспособность, проведя исследование возможностей вашего реального оборудования и конфигурации.
Какого допуска можно достичь при развертывании?
При наличии стабильного процесса рассверливание может обеспечить:
- Постоянные диаметры подходит для стандартных размеров.
- Лучшая чистота поверхности чем просто бурение.
- Улучшенная округлость и прямолинейностьхотя и не так точно, как при хонинговании или шлифовании.
Насколько жестким может быть допуск, зависит от:
- Предварительно отверстия должны иметь одинаковый размер и форму.
- Жесткость станка и биение шпинделя.
- Качество и износ развертки.
- Параметры резки и охлаждающая жидкость.
- Рабочий материал (мягкий или твердый, однородный или с твердыми включениями).
- Соотношение глубины отверстия к его диаметру.
Во многих промышленных приложениях развертывание используется для достижения таких классов допуска отверстий, как... ISO H7 Когда процесс контролируется и отслеживается. Однако такой уровень производительности не достигается автоматически: необходимы стабильные входные условия и определенная форма управления сроком службы инструмента.
Если функциональным требованием является чрезвычайно малый диаметр в сочетании с очень жесткими геометрическими допусками (цилиндричность, прямолинейность, текстура поверхности), инженеры часто рассматривают следующие варианты: скучный плюс заточка или шлифование вместо того, чтобы полагаться исключительно на рассверливание.
Развертывание на разных станках (фрезерный, токарный и сверлильный)
Развертывание на фрезерном станке с ЧПУ
- Идеально подходит для изготовления отверстий и призматических деталей.
- Выравнивание развертки контролируется шпинделем и зажимным устройством.
- Точность определения местоположения зависит от буровых или предварительных работ.
Если необходимо очень точно расположить отверстие относительно опорных точек или других объектов, обычно сначала сверлят отверстие меньшего диаметра, а затем... интерполировать или сверлить перед расширением.
Развертывание на токарном станке
- Отлично подходит, когда вам нужно отверстие. коаксиальный с обработанным внешним диаметром.
- Деталь вращается; развертка удерживается в задней бабке или держателе инструмента.
- Очень популярны для втулок, гильз и компонентов валов.
Развертывание на сверлильном станке
- Часто встречается в небольших магазинах и ремонтных мастерских.
- Более чувствителен к настройке: биение шпинделя и выравнивание зажимного приспособления имеют значение.
- Подходит для умеренной точности, но сложнее в управлении, чем оборудование с ЧПУ.
Скорость вращения, подача и смазка
Развертывание чувствительно к параметрам резания, поскольку стружка тонкая, и инструмент должен равномерно удерживаться в контакте.
- Скорость
- Часто устанавливается ниже скорости бурения для того же материала.
- Слишком высокая скорость увеличивает нагрев, может привести к образованию налета на кромке или вибрациям.
- Лента
- Высота должна быть достаточной, чтобы обеспечить чистый срез, без трения.
- Слишком низкая подача может привести к трению и некачественной обработке поверхности; слишком высокая подача может перегрузить инструмент.
- Смазка / охлаждающая жидкость
- Способствует удалению стружки, особенно в глухих отверстиях.
- Снижает трение и нагрев.
- Способствует улучшению качества поверхности и увеличению срока службы инструмента.
Надежные процессы развертывания обычно основаны на рекомендованных производителем инструмента параметрах резания, которые затем уточняются с помощью коротких пробных запусков и контроля в процессе производства.
Пример 1 – Отверстие для штифта в стальной крепежной пластине
Предыстория
На заводе производилось Крепежный элемент из стали толщиной 20 мм с закаленные штифты для обеспечения повторяемости позиционирования деталей. На чертеже указано:
- Диаметр отверстия: Ø10 H7
- Истинное положение: умеренное, но достаточное для обеспечения повторяемости.
- Количество: средняя партия
Первоначально команда попыталась выполнить следующую операцию: просверлить отверстие диаметром 9.8 мм и развернуть его до 10 мм с помощью прямозубой машинной развертки из быстрорежущей стали.
Проблема
Сообщается о производстве:
- Размеры отверстий немного отличаются. негабаритный а иногда и за гранью терпимости.
- Усилие, прилагаемое при вставке штифтов, варьировалось от детали к детали.
- Некоторые штифты можно было вставить вручную, для других требовалось значительное усилие.
Изучение
В ходе проверки процесса было обнаружено:
- Предварительное бурение проводилось с помощью изношенное сверлоПри этом отверстие не всегда имело круглую форму.
- Просверленное отверстие слегка сместилось, в результате чего... некруглый и слегка сужающиеся отверстия.
- Перед развертыванием не применялся никакой этап расточки.
- Припуск на развертывание был больше, чем рекомендовано в руководстве по инструменту.
Поскольку развертка следовала за каждым неровным предварительным отверстием, любые отклонения от круглости и конусность улучшались лишь частично, а дополнительный припуск увеличивал отклонение инструмента.
Корректирующие действия
Команда изменила процесс следующим образом:
- Сверло меньшего диаметра с новая буровая установка.
- Одноточечный расточка Каждое отверстие имеет контролируемый заданный размер и обеспечивает лучшую прямолинейность.
- Добавьте небольшой фаска у входа.
- Свернуть с твердосплавная спирально-канавочная машинная развертка в соответствии с условиями поставщика и данными по раскрою.
Они также:
- Усилено управление сроком службы инструмента: сверла и развертки заменялись или затачивались через определенные интервалы.
- Введены калибровочные пробки для промежуточных проверок.
Результаты
- Распределение размеров отверстий значительно сузилось и осталось в пределах допуска H7.
- Впрессованные штифты с постоянная сила по всей поверхности светильника.
- Улучшена повторяемость процесса изготовления приспособлений; уменьшено количество доработок и проблем при сборке.
Этот случай иллюстрирует, что Наилучшие результаты при развертывании достигаются при контроле предварительно просверленных отверстий. Припуски соответствуют конструкции инструмента. Попытки использовать развертывание для «исправления» некачественного сверления и ошибок формы приводили к нестабильным результатам; как только этапы сверления и расточки были взяты под контроль, развертывание обеспечило необходимую точность.
Пример 2 – Алюминиевый корпус клапана с запрессованной втулкой
Предыстория
Магазин произвел алюминиевый корпус клапана с запрессованная бронзовая втулкаЗамочная скважина была:
- Номинальный диаметр: Ø20 мм
- Посадка: легкая запрессовка для наружного диаметра втулки.
- Материал: алюминий сплав Тело относительно мягкое и склонно к образованию заусенцев.
Начальный процесс:
- Сверло 19.5 мм.
- Развертка до 20 мм с помощью развертки из быстрорежущей стали с прямыми канавками на высокой скорости.
- Вставьте втулку и осмотрите.
Проблема
Выявленные проблемы:
- После запрессовки втулки некоторые детали стали видны. искажение в алюминии вокруг отверстия.
- Небольшая часть втулок запрессовывается слишком легко – практически со скользящей посадкой.
- Качество обработки поверхности рассверленного отверстия варьировалось; на некоторых отверстиях были видны следы вибрации.
Анализ
В ходе анализа процесса были выявлены следующие моменты:
- просверленное отверстие На выходе наблюдались конусность и заусенцы.
- Остаток суммы составлял относительно большойчто сильно нагружало развертку.
- Скорость резания была высокой, а поток охлаждающей жидкости — непостоянным.
- Развертка с прямыми канавками испытывала трудности с эвакуация стружки в этом материале.
В результате сочетания получилось следующее:
- Отклонение инструмента и небольшое негабаритный диаметры отверстий.
- Различия в качестве обработки поверхности, вызванные прерывистыми условиями резки.
- Локальные концентрации напряжений в алюминии при запрессовке втулки.
Совершенствование процессов
Пересмотренный процесс:
- Просверлите острым сверлом, оставив... контролируемое пособие в соответствии с рекомендациями производителя инструментов.
- Примените правильный фаска к входному отверстию.
- Использовать спирально-канавочная твердосплавная развертка Предназначен для алюминия (полированные канавки, соответствующий угол наклона).
- Снизьте скорость резания до рекомендованного диапазона и обеспечьте бесперебойную подачу охлаждающей жидкости.
- Перед запрессовкой втулки проверьте размер отверстия с помощью калибровочных инструментов.
Результаты
- Размер рассверленного отверстия стал более стабильным, оставаясь в пределах целевого диапазона для желаемой посадки с натягом.
- Улучшена чистота поверхности, что позволило снизить локальные пики напряжений в алюминии.
- Усилие запрессовки втулки стало предсказуемым, и частота деформаций деталей значительно снизилась.
Этот случай показывает, что в мягкие, пластичные материалыУдаление стружки и припуск на нее имеют решающее значение. Правильно подобранный спирально-канавочный развертка и настроенные условия резания могут превратить проблемную операцию в стабильный, воспроизводимый этап процесса.
Распространенные дефекты и способы их устранения при развертывании.
Отверстие увеличенного размера
Возможные причины:
- шпиндель или держатель биение.
- Слишком большой припуск на развертывание и, как следствие, деформация инструмента.
- Изношенная или поврежденная развертка обеспечивает резку большего диаметра, чем предполагалось.
- Дребезжание из-за недостаточной жесткости.
Смягчение:
- Измерьте и скорректируйте биение в держателе инструмента.
- Отрегулируйте размер предварительного отверстия для оптимизации припуска.
- Регулярно заменяйте или перетачивайте изношенные развертки.
- Улучшить оснастку и сократить вылет инструмента.
Отверстие меньшего размера
Возможные причины:
- Слишком маленький припуск; развертка трется, а не режет.
- Затупившийся инструмент оказывает негативное воздействие на процесс резки.
- В некоторых материалах наблюдаются термические эффекты или эффект упругого восстановления.
Смягчение:
- Небольшое увеличение допустимого отклонения в пределах указаний инструментальщика.
- Замените развертку или используйте более острую геометрию.
- Убедитесь в стабильности параметров охлаждающей жидкости и температуры.
Отверстие в форме колокола (более широкое у входа)
Возможные причины:
- Нет или неудовлетворительно фаска при входе.
- Несоответствие оси инструмента и оси отверстия в начале процесса.
- Избыток корма на входе.
Смягчение:
- Добавьте соответствующую фаску на входе.
- Улучшите выравнивание и фиксацию.
- Подача осуществляется с контролируемым режимом, затем скорость подачи плавно увеличивается до нормальной.
Плохое качество обработки поверхности / вибрация
Возможные причины:
- Слишком высокая скорость резки.
- Неравномерная или очень низкая подача корма вызывает трение.
- Недостаточный отвод охлаждающей жидкости или стружки.
- Неправильный тип канавки из данного материала и с неподходящим типом отверстия.
Смягчение:
- Отрегулируйте скорость и подачу в соответствии с рекомендуемым диапазоном.
- Обеспечивать непрерывное формирование стружки а не тереть.
- Улучшить поток охлаждающей жидкости и удаление стружки.
- Рассмотрите возможность использования спиральных разверток для глухих отверстий или волокнистых материалов.
Таблица 2 – Симптом → Вероятная причина → Практическое решение
| Симптом | Вероятная причина | Практическое решение |
|---|---|---|
| Отверстие увеличенного размера | Биение, отклонение, износ развертки, вибрация | Проверить биение, скорректировать припуск, повысить жесткость, заменить инструмент. |
| Отверстие меньшего размера | трение, затупившийся инструмент, слишком маленький припуск | Немного увеличьте припуск, используйте более острую развертку, стабилизируйте охлаждающую жидкость. |
| Вход с раструбом | Отсутствие фаски, смещение | Добавить фаску, выровнять ось инструмента и отверстия, контролировать подачу инструмента. |
| Коническое отверстие | Отклонение инструмента, скопление стружки в глухом отверстии | Скорректируйте припуск, используйте спиральную канавку для глухих отверстий, улучшите отвод стружки. |
| Плохое качество отделки / дребезжание | Чрезмерная скорость, низкая подача, плохая жесткость | Снизьте скорость, отрегулируйте подачу, улучшите оснастку, используйте более подходящую геометрию инструмента. |
FAQ
Что представляет собой процесс расширения?
Развертывание — это финишная обработка существующего отверстия. Сначала сверлится или расточка, затем с помощью многоканавочного инструмента (развертки) удаляется небольшое количество материала, что улучшает размер, качество обработки и округлость.
Для чего нужна развертка при механической обработке?
Развертка позволяет получить отверстие контролируемого конечного диаметра и гладкой поверхности, часто используемое для штифтов, втулок или подшипников. Она точно формирует отверстие, а не создает его из цельного куска материала.
Какова цель расширения отверстия?
Цель состоит в достижении более точного и стабильного размера отверстия и лучшего качества поверхности, чем при одном только сверлении, чтобы узлы надежно прилегали друг к другу с предсказуемым зазором или натягом.
Можно ли с помощью рассверливания исправить смещенное отверстие?
Обычно нет. Развертки, как правило, следуют существующей траектории отверстия. Если местоположение или ось смещены, обычно перед развертыванием требуется расточка или интерполяция.
Разве развертывание лучше, чем сверление?
Они выполняют разные функции. Сверление предназначено для быстрого создания отверстия; развертывание — для отделка это обеспечивает более жесткие допуски и лучшее качество отделки.
В каких случаях следует использовать расточку вместо рассверливания?
Используйте слово «скучный», когда нужно исправить. положение, прямолинейность или ось Развертывание отверстия или когда требуется очень точный геометрический контроль. Развертывание больше подходит для чистовой обработки размеров и поверхности, когда ось отверстия уже имеет приемлемые параметры.
Референсы
Sandvik Coromant – знания в области рассверливания (Обзор процесса развертывания, данных резки, устранения неполадок):
https://www.sandvik.coromant.com/en-gb/knowledge/machining-formulas-definitions/reaming
Kennametal – Применение для сверления и развертывания отверстий. (Стратегии чистовой обработки отверстий в производственной обработке):
https://www.kennametal.com/us/en/resources.html
