Зенкеры предназначены для предварительной (зенкер № 1) или окончательной обработки отверстий с допуском НИ (зенкер № 2) в деталях из чугуна и стали.

Основные типы и размеры зенкеров для предварительной и окончательной обработки отверстий приведены в табл. 7.1.

Основными конструктивными элементами зенкера являются рабочая (режущая и калибрующая) часть и корпус с элементами крепления.

Рабочая (режущая и калибрующая) часть выполняет работу по съему припуска, зачистке поверхностей отверстий и их ка­либровке до требуемого размера и качества; управляет потоком стружки, направляет зенкеры при работе и характеризуется, прежде всего, инструментальным материалом, из которого она выполнена.

Материалом режущей и калибрующей частей цельных и на­садных зенкеров (ГОСТ 12489—71 и ГОСТ 5.653—70) служат: быстрорежущая сталь марки Р6М5 или другие стали, приведен­ные в гл. 2, твердостью HRC 61—64 (для зенкеров диаметром до 16 мм) или HRC 62—65 (для зенкеров диаметром свыше 16 мм); при применении в качестве инструментального материала быстро­режущих сталей с ванадием (свыше 3%) и кобальтом (свыше 5%) твердость должна быть повышена на 1—2 ед. HRC.

Основные типы и размеры зенкеров для предварительной и окончательной обработки отверстий

Зенкеры цельные с кони­ческим хвостовиком из бы­строрежущей стали, тип 1 (ГОСТ 12489—71 или ТУ 2-035-598—77) d = 10-г-40 мм; L = = 160+350 мм; / = 80+ +200 мм; г = 3

Зенкеры цельные, насад­ные из быстрорежущей ста­ли, тип 2 (ГОСТ 12489—71) D = 32+80 мм; d = 13+ +32 мм; L = 30+52 мм; 2 = 4

Зенкеры цельные насад­ные из быстрорежущей ста­ли (ГОСТ 5.653—70)

D = 32+52 мм; d = 13+ +22 мм; L = 30+42 мм; 2 = 4

Зенкеры цельные, с кони­ческим хвостовиком, осна­щенные пластинками из твердого сплава, тип 1 (ГОСТ 3231—71) d = 14+50 мм; L = 180+ +355; / = 85+210 мм; г = = 3

Зенкеры цельные, насад­ные, оснащенные пластин­ками из твердого сплава, тип 2 (ГОСТ 3231—71)

D = 32+80 мм; d= 13+ +32 мм; L = 40+65 мм; г = 4

Материалом режущей и калибрующей частей зенкеров (ГОСТ 3231—71) служат пластинки из твердых сплавов марок ВК6, ВК8, ВК6М, ВК8В, Т5К10, Т14К8, Т15К6 по ГОСТ 3882—74, форма и размеры которых установлены ГОСТ 2209—69, химический состав, физико-механические свойства —ГОСТ 4872—75.

Режущая часть обеспечивает съем основной массы материала, формирует и направляет поток стружки, а при обработке глухих отверстий обеспечивает подрезку дна отверстия. Она характери­зуется кроме инструментального материала и его твердости сле­дующими параметрами: передним у и задним а углами режущего

Передний угол режущей части yN (рис. 7.1, а) задается в пло­скости, нормальной к проекции режущей кромки на основную плоскость. Обычно угол ун принимается равным: у зенкеров, применяемых для обработки конструкционных малоуглеродистых сталей, — 15—20°, для обработки углеродистых и легированных сталей средней твердости — 8—12°, для обработки чугуна средней твердости —6—10°, для обработки сталей и чугунов повышенной твердости —0—5°, для обработки легких сплавов и цветных металлов —25—30°.

Задний угол режущей части aN в плоскости нормальной про­екции режущей кромки принимается равным 6—10°, а сама задняя поверхность, как правило, затачивается по одной или двум пло­скостям.

Главный угол в плане ф оказывает прямое влияние на раз­меры поперечного сечения срезаемого слоя, а следовательно,
на возникающие при резании силы, в том числе и на величину осевой составляющей силы резания. Угол ф обычно принимается равным 60°, но для увеличения стойкости иногда целесообразно образовать деполнительную переходную кромку под углом ф = = 30° (рис. 7.1, б). В стандартных конструкциях ее выполняют на зенкерах, оснащенных твердым сплавом группы ТК. При об­работке глухих отверстий угол ф зенкеров может быть увеличен до 90°.

Угол наклона режущей кромки К (на рис. 7.1 вместо него изображен угол Ях) влияет на направление схода стружки. При от­рицательном значении угла стружка будет перемещаться в на­правлении подачи (если движение подачи сообщается зенкеру), при положительном значении ^ стружка направляется в сторону нерабочей части зенкера, против подачи. Положительные значе­ния угла могут рекомендоваться для зенкеров обрабатывающих глухие отверстия.

При рассмотрении углов режущей части необходимо отметить, что углы 7 и Jtj по длине режущей кромки переменны, угол aN при заточке задней поверхности по плоскости постоянен, а при других способах заточки также изменяется вдоль режущей кромки.

Стандартные зенкеры выпускаются со следующими значениями углов: aN = 6-г-8° ± 2°; = 0 —для зенкеров из быстрорежу­

щих сталей и > 0 для твердосплавных зенкеров. Обычно в стан­дартах и нормалях угол у не указывается. Он может быть рас­считан через угол наклона стружечных канавок со, который равен переднему углу в цилиндрическом сечении у0 и переменен по длине режущей кромки. Для расчета необходимо также уточ­нить значения Я, так как на чертежах, в стандартах и нормалях обычно приводится не сам угол наклона режущей кромки Я, а угол наклона проекции режущей кромки связанный с углом X зависимостью

tg Я = tg sin ф.

Вычислив угол % и зная угол у0 = со в каждой точке режущей кромки, можно определить и значения переднего угла в этой точке по формуле:

tgv_= tg Vo — tg Я cos ф ® ^ sill ф

Длина режущей части 1г (см. рис. 7.1, а и рис. 7.2) в зависимости от диаметров обработанного и исходного отверстия может быть определена из выражения 1г = (1,5-5-2) / ctg ф, а величина Д — из выражения А = (0,5-ь 1,0) /, где / —половина припуска на обработку или глубина резания, вычисляемая по формуле

, d do {в 1 — 2 ’

где d —диаметр зенкера, равный диаметру обрабатываемого отверстия; d0TB —диаметр исходного отверстия.

Значения припусков на обработку зенкерами 21 в зависимости от диаметра отверстий приведены ниже.

21, мм

18………………………………………………………… 2,5—3,5

18—30………………………………………………….. 4—4,5

30—50 ……………………………………………………… 5,5—8

50—80 …………………………………………………………. 7—10

80—100 8—12

Обычно припуск составляет (0,10-^0,22) d.

Шероховатость поверхностей режущей части зенкеров не должна превышать соответственно Rz = 6,3 мкм и Rz = 3,2 мкм на передних и задних поверхностях зенкеров из быстрорежущих сталей и Rz = 1,6 мкм на передних и задних поверхностях зен­керов, оснащенных пластинками из твердого сплава.

Зенкеры являются мно-

гозубым инструментом, их работоспособность и каче­ство обработанных отвер­стий в значительной сте­пени определяются иден­тичностью геометрических параметров и точностью взаимного расположения режущих кромок каждого

зуба режущей части. Поэтому биение главных режущих кромок зенкеров не должно превышать 0,040 мм для зенкеров диаметром до 18 мм, 0,05 мм —для зенкеров диаметром 18—30 мм и 0,063 — для зенкеров диаметром свыше 30 мм.

Калибрующая часть зенкера служит для направления зенкера при работе, получения необходимой точности и качества поверх­ности обрабатываемого отверстия. Диаметр калибрующей части переменный: в начале, в месте сопряжения с режущей частью, он равен номинальному, а затем уменьшается по направлению к хвостовику на 0,04—0,08 мм на каждые 100 мм длины (для зен­керов диаметром до 18 мм) или 0,05—0,1 мм на каждые 100 мм длины (для зенкеров диаметром свыше 18 мм). Зенкер с кониче­ским хвостовиком и профиль его поперечного сечения приведены на рис. 7.2.

Режущая часть калибрующего зуба ограничена передней поверхностью, расположенной под углом 7, и цилиндрической поверхностью диаметром d на участке, ограниченном шириной ленточки /. Угол у для стандартных быстрорежущих зенкеров принимается равным 5—7°, а для зенкеров, оснащенных пластин­ками из твердого сплава, он выполняется равным 0—6°. Ширина ленточки цилиндрического участка на зенкерах из быстрорежущей стали составляет 2—2,5 мм, а для зенкеров, оснащенных пластин­ками из твердого сплава, / = 0,8-г-1,8 мм в зависимости от диа­метра зенкера.

Исполнительные размеры диаметра d калибрующей части определяются, исходя из размера и допуска на обрабатываемое отверстие, точности изготовления зенкера, его параметров, числа переточек и т. д. Стандартные зенкеры выпускаются в двух испол­нениях: зенкер № 1 —для промежуточной обработки отверстий перед их обработкой черновыми развертками (развертки № 1) и зенкер № 2 —для окончательной обработки отверстий с до­пуском Н11. Предельные отклонения диаметра зенкеров, измерен­ные в начале калибрующей части, должны соответствовать отклонениям, приведенным в табл. 7.2.

Схема расположения полей допусков для зенкеров № 1 и 2 диаметром 18—30 мм и об­рабатываемого ими отверстия (класса или квалитета Н11) приведена на рис. 7.3.

Как видно из рисунка, поле допуска зенкера для оконча­тельной обработки отверстия расположено не симметрично относительно номинального диа­метра, а смещено в сторону верхнего предельного значения диаметра отверстия, что целе­сообразно с точки зрения запаса на переточку. Однако при этом уменьшается запас части поля допуска отверстия, компенси­рующий разбивку отверстия. Поэтому дальнейшее смещение поля допуска зенкера в сто­рону верхнего предельного значения диаметра при проекти­ровании зенкеров, а также попытки подобрать размеры стандарт­ных зенкеров для обработки отверстий с другими посадками, должны учитывать конкретные условия обработки и возника­ющую при этом разбивку отверстий. На разбивку отверстий боль­шое влияние оказывает неточность взаимного расположения ка­либрующих (так же как и режущих) участков отдельных зубьев. Для централизованно выпускаемых зенкеров радиальное биение калибрующих участков зубьев, измеряемое по цилиндрическим ленточкам, относительно оси зенкера не должно превышать 0,032 мм —для зенкеров с номинальным диаметром до 30 мм и 0,04 мм —для зенкеров диаметром свыше 30 мм.

Шероховатость поверхностей калибрующей части не должна превышать Rz = 6,3 мкм и Rz = 3,2 мкм соответственно на перед­них поверхностях и поверхностях направляющих ленточек зен­
керов из быстрорежущей стали и Rz = 1,6 мкм для зенкеров, осна­щенных пластинками из твердых сплавов.

Корпус зенкера объединяет его рабочую часть с элементами крепления и служит для передачи усилий резания во время ра­боты, а также для закрепления зенкера в процессе его изготов­ления.

Рабочая часть концевых быстрорежущих цельных стандартных зенкеров приваривается к стальному хвостовику. Корпус цельных насадных быстрорежущих зенкеров объединяет в себе рабочую и зажимную части и выполняется целиком из быстрорежущей стали.

Корпуса зенкеров, оснащенных пластинками из твердого сплава, выполняются из сталей 40Х или 45Х (HRC 35—45), 9ХС (HRC 56—62) или из быстрорежущей стали Р9 (HRC 56—62). Корпуса из сталей марок 9ХС и Р9 применяются для зенкеров, диаметр кор­пуса которых равен диа­метру рабочей части, а корпуса зенкеров из ста­лей марок 40Х и 45Х — для зенкеров, диаметр корпусов которых меньше диаметра рабочей части, причем в последнем слу­чае корпус выполняется без направляющих ленто­чек. Приведенная выше твердость корпусов должна иметь место на длине, не меньшей 2/3 длины стружечных канавок. В зоне напайкп пластинок твердого сплава допускается снижение твердости кор­пуса, но не более чем на 10 ед. HRC.

На корпусе зенкеров выполняются стружечные канавки, форма и размеры которых оказывают большое влияние на прочность корпуса, на геометрию режущей части, на управление процессом стружкообразования и транспортирования стружки. Число стру­жечных канавок зенкеров, как правило, равно числу зубьев, однако известны зенкеры с удвоенным числом ленточек, имеющие поэтому удвоенное число стружечных канавок.

Число стружечных канавок (зубьев) зенкеров г, упускаемых централизованно, приведено в табл. 7.1, однако встречаются зенкеры (например, зенкеры-улитки) с шестью и более стружеч­ными канавками.

Стружечные канавки зенкеров могут быть прямыми (парал­лельными оси зенкера), наклонными и винтовыми. Зенкеры с пря­мыми канавками достаточно универсальны, технологичны в из­готовлении и при переточках. Широко применяются эти зенкеры
в конструкциях, предназначаемых для обработки материалов, дающих стружку надлома. Зенкеры с наклонными канавками, как правило, —сборные, с механическим креплением режущих ножей и пластинок. Зенкеры с винтовыми стружечными канав­ками являются более распространенными. К их числу относятся и зенкеры, оснащенные пластинками из твердого сплава. Для облегчения заточки и шлифовки пластинки в этих зенкерах на­паиваются в наклонных пазахі угол наклона которых на 3—5° меньше угла наклона винтовой стружечной канавки. Угол на­клона канавок стандартных концевых зенкеров со принимается равным 20°, а у насадных зенкеров — 15°. Этот угол измеряется

на наружном диаметре зенкера и для цельных зенкеров опреде­ляет передний угол режущей части в цилиндрическом сечении. Для зенкеров, оснащенных пластинками из твердого сплава, угол наклона стружечных канавок отличается от переднего угла режущей части. Последний совпадает с углом врезания пластинки и составляет 10° как для концевых, так и для насадных зенкеров.

Угол наклона стружечных канавок для точек, не лежащих на наружном диаметре, может быть определен по формуле

tg ю, = -7- tg со,

где dx —диаметр, на котором определяется угол наклона ка­навки, мм; d — наружный диаметр зенкера, мм; со — угол на­клона канавки на наружном диаметре зенкера, …°.

Профиль поперечного сечения зенкеров определяет прочность режущего зуба и объем стружечных канавок. На рис. 7.4 при­ведены основные формы профилей поперечного сечения зенкеров. Профили, приведенные на рис. 7.4, а, г, д, характеризуются соотношениями d0 = (0,35-т-0,5) d В = (0,4-^0,48) d hn = = (0,02-г-0,04) d. Они являются наиболее распространенными,

хотя и не совсем технологичными, так как требуют раздельной обработки канавки и спинки (с образованием ленточки высотой h„). Применяются для трехзубых цельных быстрорежущих зен­керов и зенкеров, оснащенных пластинками из твердого сплава диаметром 10—50 мм.

Профили, приведенные на рис. 7.4, б, <з, е, характеризуются такими же соотношениями d0 и 5, что и профиль на рис. 7.4, а, но отличаются тем, что канавка и спинка зенкера обработаны одной фасонной фрезой. Это устраняет недостатки профиля рис. 7.4, а.

Профиль (рис. 7.4, в) характеризуется, кроме того, наличием ленточки, отличается простотой изготовления, достаточным про­странством для размещения стружки и применяется для трех­зубых быстрорежущих зенкеров.

Профиль (рис. 7.4, <3, ж) по основным соотношениям анало­гичен профилю, приведенному на рис. 7.4, а, и применяется для трехзубых зенкеров, оснащенных пластинками из твердого сплава, корпуса которых не имеют ленточек.

Профиль (рис. 7.4, з) обычно встречается у насадных четырех­зубых зенкеров, оснащенных пластинками из твердого сплава, характеризуется ломаной формой спинки и соотношениями h = = (0,1-5-0,16) d.

Профиль (рис. 7.4, г) приведен в качестве примера профиля, в котором число стружечных канавок в два раза больше числа зубьев режущей части. Этот профиль аналогичен профилю че­тырехленточного сверла. Каждый зуб профиля имеет две лен­точки, причем вторая ленточка каждого зуба при подточке перед­ней (иногда и задней) грани калибрует и зачищает обрабатываемое отверстие. Профиль отличается повышенной жесткостью, хоро­шим направлением в кондукторных втулках и обрабатываемом отверстии и в ряде случаев позволяет получать отверстия высокой точности (9-го, а иногда и 7-го квалитетов точности).

Профили, приведенные на рис. 7.4, являются профилями зен­керов в сечении, перпендикулярном их продольной оси, и соответ­ствует заточенным зенкерам. Зачастую эти профили заклады­ваются в качестве основных для проектирования фрез, произ­водящих эти профили, что неверно, ибо передняя грань профиля зуба после фрезерования (или другой предварительной формо­образующей операции) может быть как прямолинейной, так и криволинейной и должна иметь припуск на заточку. Поэтому исходный профиль для проектирования канавочных фрез должен быть иным.

В последние годы в связи с широким распространением много­гранных твердосплавных пластинок появился ряд конструкций зенкеров, в качестве режущей части которых используются эти пластинки. На рис. 7.5 представлен зенкер с механическим креп­лением четырехгранных твердосплавных пластинок. Режущая пластинка 1 закрепляется в корпусе 2 с помощью тяги 3. Для замены пластинок без съема зенкера со станка достаточно сместить тягу 3, повернуть пластинку следующей гранью (или сменить пластинку), снова закрепить ее и продолжать работу. Форма и размеры многогранных пластинок приведены в гл. 1. Преимуще­ствами этой конструкции по сравнению с напайным инструментом являются: быстрая смена затупившейся грани путем поворота пластинки без съема зенкера со станка; повышение производитель­ности обработки за счет использования более производительных марок твердых сплавов, склонных к трещинообразованию при пайке; сокращение расходов на заточку и переточку зенкеров и т. д. Подобные конструкции должны в ближайшие годы полу­

чить значительное развитие, так как позволяют оснащать зенкеры самыми современными инструментальными материалами (твер­дым сплавом, минералокерамикой, синтетическими сверхтвер­дыми и т. п.), что должно обеспечить расширение их техноло­гических возможностей, повышение производительности и каче­ства обработки.

Вторым направлением совершенствования конструкции зен­керов является создание конструкций с внутренним подводом СОЖ в зону резания. В рабочей части такого инструмента под некоторым углом к оси от спинки каждого зуба проведены отвер­стия, соединяющиеся с центральным каналом, а хвостовик в виде конуса Морзе закрепляется в нормализованном патроне. Охлажда­ющая среда через отверстие в хвостовике, центральное и наклон­ные отверстия подводится к режущей части инструмента. Испыта­ния зенкеров с каналом для подвода СОЖ при обработке отверстий длиной 4d в ряде труднообрабатываемых материалов подтвердили значительное (до восьми раз) повышение стойкости зенкеров, повышение производительности труда. Область применения таких зенкеров — автоматизированное производство, оснащенное си­стемой подготовки и подвода смазочно-охлаждающей среды в зону резания с расходом 15—30 л/мин.

Зенковки цилиндрические. Основные типы и размеры зенко­вок из быстрорежущих сталей приведены в табл. 7.3.

Особенностью конструкции зенковок является наличие на­правляющей цапфы, обеспечивающей соосность раззенковываемой поверхности с отверстием под крепежное изделие. Конструкция зенковок аналогична рассмотренным выше конструкциям зенке­ров за исключением некоторых элементов. Число зубьев стандарт­ных зенковок всех типов равно 4. Угол наклона стружечных

Таблица 7.3

Основные типы и размеры цилиндрических зенковок для обработки опорных поверхностей под крепежные детали (ГОСТ 12876—67) с направляющими цапфами под сквозные отверстия (ГОСТ 11284—75)

Тип и основные размеры

Тип 1, с постоянной направ­ляющей цапфой и цилиндриче­ским хвостовиком (ГОСТ 15599—70) d = 2,3+ 14 мм; = 1,2+ +8,4 мм; dx = 3+ 14 мм; L = = 40+ 100 мм; / = 2,5+ 7 мм; 1г = 6+20 мм

Тип 2, со сменной направ­ляющей цапфой и коническим хвостовиком (ГОСТ 15599—70) d = 11 + 40 мм; L = 125+ +250 мм; d^ = 4+ 10 мм; ко­нус Морзе № 1—4

Тип 3, насадные (ГОСТ 15599—70)

D = 34+ 63 мм; L = 40+ — г50 мм; d = 10+22 мм

Тип 4, со сменной направ­ляющей цапфой и хвостовиком под штифтовый замок (ГОСТ 15599—70)

D = 11 + 63 мм; L = 60+ + 110 мм; / = 25+50 мм; = = 4+16 мм; Dx= 10+40 мм

Примечание.

Цапфы направляющие к зенковкам — по ГОСТ 15601 — 70, винты — по ГОСТ 1477—75, оправки — по ГОСТ 156602—70.

канавок зенковок из быстрорежущих сталей составляет 15°, а для зенковок, оснащенных пластинками из твердого сплава,—10°, причем в последнем случае угол врезания пластинки совпадает с углом наклона канавки. Предельные отклонения диаметров зенковок (по наибольшему диаметру режущей части) не должны

превышать значений, при­веденных в табл. 7.4.

Зенковки конические. Применяются для обра­ботки центровых отвер­стий по ГОСТ 14034—74. Основные типы и размеры стандартных зенковок при­ведены в табл. 7.5.

Зенковки изготовля­ются из быстрорежущих сталей. Зенковки с кони­ческим хвостовиком изго­товляют сварными: рабо­чая часть из быстрорежу­щей стали, хвостовик — из стали марок 45 или 40Х. Твердость рабочей части зенковок диаметром до 3,15 мм — HRC 61—64, больших диаметров — HRC 62—65. Биение режущих кромок зенковок типов 1—4 не должно превышать 0,03 мм (для зенковок с d < 3,15 мм) и 0,04 мм (для зенковок с d > 3,15 мм). Биение режущих кромок зенковок типов 5—7 не должно быть более 0,05 мм.

Передние углы зенковок всех типов равны нулю. Задние углы зенковок типов 4 в плоскости, параллельной оси зенковки, равны

11— 14°, задние углы в нормальном сечении у зенковок типов 5—7 равны 12°.

Для обработки конических фасок в отверстиях плат печатного монтажа из фольгированных диэлектриков выпускаются цельно­твердосплавные зенковки, которые изготовляются из твердого сплава марки ВК6-М. Основные размеры зенковок: диаметр кор­пуса D = 2-7-4 мм; длина L = 25-f-30 мм; I = 5-т-9 мм.

Зенкеры для зачистки торцовых поверхностей (зенковки — подрезки обратные из быстрорежущих сталей, нормаль машино­строения МН727—60, и твердого сплава, нормаль машинострое­ния МН 729—60) размером 25—100 мм выпускаются централизо­ванно, а их конструктивные особенности достаточно подробно освещены в работах [49, 50].