4.3. Развертки

К разверткам, как финишному инструменту, предъявляются повышенные требования в обеспечении высокой точности их изготовления и качественной доводки рабочей части. Точность изготовления номинального диаметра развертки иногда превышает допуски шестого квалитета точности, а поверхности зубьев должны быть доведены с учетом получения весьма малой шероховатости (R_a до 0,08...0,04 мкм).

Рис. 4.11. Развертка с различной конструкцией зубьев

По способу применения различают ручные (рис. 4.10, а), имеющие небольшой угол φ=1,0...1,5° и большую длину заборного конуса, а также цилиндрический хвостовик, заканчивающийся квадратом под слесарный вороток, и машинные с коническим (рис. 4.10,б) или цилиндрическим хвостовиками развертки.

По конструкции зубьев развертки бывают цельные быстрорежущие (рис. 4.11,а), из пластифицированного твердого сплава (рис. 4.11,6), сварные (см. рис. 4.10), с напайными ножами и с механическим креплением пластинок твердого сплава или ножей (Рис. 4.11, в).

Рис. 4.12. Регулируемые развертки

По принципу регулирования наружного диаметра D — нерегулируемые, или постоянные (см. рис. 4.10), регулируемые разжимные (рис. 4.12, а) и раздвижные (рис. 4.12,б). В корпусе 2 разжимной развертки имеется резьбовое отверстие с конусом. При заворачивании винта 1 шарик 3 разжимает пустотелый корпус развертки, и диаметр увеличивается на 0,15...0,5 мм. Регулирование диаметра раздвижной развертки на 0,5...4 мм производится при передвижении ножей 4 вдоль оси за счет ввинчивания гаек 3 и контр-гаек 2 на корпус развертки 1. Для удерживания пластинок или ножей гайки 3 имеют коническую форму.

По методу закрепления на станке различают развертки хвостовые с цилиндрическим (рис. 4.12) или коническим (см. рис. 4.10,б) хвостовиками и насадные (см. рис. 4.11, в) с коническим отверстием конусностью 1 : 30. Развертки с цилиндрическим хвостовиком малых диаметров закрепляются в кулачковом сверлильном или цанговом патроне, а с коническим — через переходную втулку в шпинделе станка. Насадные развертки закрепляются на специальных оправках (см. рис. 4.1, г). Для обеспечения направления развертки по заранее просверленному отверстию они закрепляются в качающихся или плавающих патронах (см. рис. 4.1, в, г).

По форме обработанных отверстий развертки бывают цилиндрические (см. рис. 4.12), конические (рис. 4.13) и фасонные. Коническая развертка работает в более тяжелых условиях, чем цилиндрическая. Зубья ее режут по всей длине контакта с деталью. В связи с этим развертывание отверстий с конусами Морзе № 0...6 и метрическими конусами осуществляется комплектом из трех разверток. Черновая (рис. 4.13, а) и промежуточная (рис. 4.13, б) развертки имеют стружкоразделительные канавки, которые размельчают стружку и облегчают процесс развертывания. Зубья чистовой развертки (рис. 4.13, в) не имеют таких канавок и тщательно доводятся мелкозернистыми электрокорундовыми или эльборовыми кругами.

Существуют специальные развертки (см. рис. 4.16) котельная, граненая, с кольцевой заточкой, силовая, однозубая, дисковая и т. д.).

Процесс развертывания (рис. 4.14) во многом напоминает зенкерование. Разница заключается в том, что разверткой срезаются довольно тонкие стружки и снимается небольшой припуск (0,3...0,5 мм). Кроме того, развертка обычно имеет большее число зубьев. Толщина среза а при развертывании незначительна (0,02...0,05 мм), а глубина резания t до 0,05...0,25 мм. Однако подача s на один оборот может быть значительной, но меньше длины цилиндрической части лезвий развертки.

Рис. 4.13. Конические развертки

Одним из основных конструктивных элементов развертки является наружный диаметр D (рис. 4.15,а), который рассчитывается с учетом максимальной разбивки, запаса на износ и допуска на изготовление развертки (см. § 1.7). Каждый зуб развертки в осевом сечении (рис. 4.15,б), совпадающем с основной плоскостью, напоминает резец, работающий с большими продольными подачами. Для ввода развертки в отверстие имеется направляющий конус или фаска l_ф под углом 45°. Резание осуществляется заборным конусом по длине l₁ переходное лезвие l₂ служит для зачистки обработанной поверхности.

Рис. 4.14. Элементы режима резания и среза

при развертывании

Угол режущей, или заборной, части развертки 2φ принимается в зависимости от свойств обрабатываемого материала и конструкции развертки. Для ручных разверток 2φ=1…3°, а для машинных: при обработке хрупких материалов — 2φ = 10°, мягких — 2φ = 30...90°.

Зубья на режущей части развертки затачиваются до остра, а на калибрующей части оставляется ленточка или фаска f = 0,08...0,5 мкм в зависимости от диаметра развертки (D = 3...80 мм). Фаска служит для направления развертки в отверстии. Она тщательно доводится до малой шероховатости поверхности (Rа = 0,1...0,04 мкм).

Для обеспечения нормального вывода развертки из отверстия (без рисок) имеется обратная конусность φ₁ (рис. 4.15,б), которая составляет 0,01...0,1 мм по всей длине обратного конуса.

Для получения цилиндрического, без огранки, отверстия центральный угол ω, соответствующий окружному шагу зубьев развертки, делается неравномерным (рис. 4.15, в), т. е. ω₁ ≠ ω₂ и т. д.

Геометрические параметры зубьев разверток рассматриваются на заборной части в главной секущей плоскости N—N, а на калибрующей — в плоскости N₁—N₁ перпендикулярной к оси развертки. Для черновых разверток при обработке вязких материалов следует принимать γ_N = 5...10°, а для котельных при обработке мягкой стали γ_N =10°. Для обеспечения скоблящего действия зубья разверток, оснащенных твердым сплавом, имеют отрицательный передний угол γ_N = -3...-5°. Задний угол α = 6...15° зависит от диаметра развертки и условий обработки. Для чистовых ручных разверток задний угол должен быть наименьшим (3...5°).

Для получения меньшей шероховатости поверхности число зубьев развертки принимается по возможности большим и с небольшим окружным шагом. Для цилиндрических разверток Ø 3…50 мм число зубьев должно быть 6...14. Чтобы обеспечить неодинаковый окружной шаг зубьев, стружечные канавки должны быть разной глубины. При изготовлении разверток применяются канавки двух типов (рис. 4.15, г).

Рассмотрим конструктивные особенности некоторых специальных разверток (рис. 4.16). Котельная развертка (рис. 4.16, а) применяется для чистовой обработки отверстий под заклепки в пакете листовых металлов. Она имеет удлиненный заборный конус с углом 2φ до 6°. Угол наклона зубьев ω = 15...25°. Заборная часть развертки по длине составляет 1/3...1/2 всей длины рабочей части.

Граненая, или беззубая, развертка (рис. 4.16, б) применяется для обработки цилиндрических и конических отверстий малого диаметра. Режущие лезвия образуются в результате вышлифовки абразивным кругом. Геометрические параметры зубьев следующие: γ до -54°, б 144 и α = 36°, т. е. являются неоптимальными по своей величине.

Развертка с кольцевой заточкой (рис. 4.16, в) заменяет в работе зенкер и чистовую развертку. Диаметры ступеней, выполненных на длине 2 мм, составляют: D₂ = D - 0,4 мм; D₁ =D - 0,2 мм.

Рис. 4.15. Конструктивные элементы и геометрические

параметры разверток

Эти развертки имеют постоянный окружной шаг и в два раза меньшее число зубьев, чем стандартные. Развертка режет двумя ступенями, в результате снижается интенсивность процесса резания и уменьшается шероховатость обработанной поверхности. Особенно хорошо такие развертки зарекомендовали себя при обработке легких сплавов.

Силовая развертка конструкции БПИ (рис. 4.16, г) применяется при обработке отверстий 8...10-го квалитетов точности и снимает при этом за один проход припуск до 3...4 мм на сторону. Если при обычных процессах обработки отверстий осевым инструментом отношение осевой подачи к окружной скорости вращения инструмента не превышает 0,005...0,015, то при силовом развертывании оно увеличено до 0,1 и более. Это позволяет повышать производительность процесса обработки отверстий в 3...10 раз за счет увеличения суммарной длины одновременно работающих лезвий. При обработке отверстия Ø 40 мм, глубиной 60 и припуском на сторону 3 мм суммарная длина одновременно работающих лезвий обычной развертки составляет ~17, а силовой 240 мм. Конструктивные элементы и геометрические параметры следующие: l₁ 3D; z = 2...8; φ = 0°10'...3°; γ = 5.. .20°; α_р = 2...10° и α_к = 30'...2°; ω = 0...45°; l_кал = l₂ = (1,5...2); f≤0,05 мм; обратная конусность 0,02...0,1 мм на 100 мм длины. Режим резания: ν = 3...30 м/мин, s = 5...40 мм/об, обработка с обильным охлаждением.

Рис. 4.16. Развертки специальных конструкций

Однозубая чистовая развертка применяется для чистовой обработки отверстий. Зуб закрепляется механическим путем в закаленной шлифованной оправке развертки, которая вращается и имеет подачу вдоль оси отверстия.

Дисковая развертка (рис. 4.16, д) имеет форму диска высотой l_раб = 0,2D и применяется для развертывания отверстий сравнительно большого диаметра. Для обеспечения нормального направления в отверстии дисковая развертка закрепляется на сравнительно жесткой оправке с большим посадочным диаметром отверстия. Кроме того, у развертки на калибрующей части увеличена ширина направляющих ленточек f до 0,8...1,5 мм. Геометрические параметры зубьев развертки следующие: 2φ = 15...30°; γ = 7...10°; α—10°.