Зенкер и зенковка по металлу — суть процессов зенкерования и зенкования

Применение и виды зенкеров

Зенкер представляет собой многолезвенный, многозубый режущий инструмент, применяемый для доработки заранее выполненных круглых отверстий в деталях и заготовках из разных материалов (на фото). Обработка этим способом применяется для увеличения диаметра и получения более качественной поверхности отверстия методом резания.

Такой процесс называется зенкерованием. Метод резания похож на процедуру сверления: наблюдается такое же вращение оснастки для зенкерования вокруг своей оси и одновременное поступательное движение инструмента вдоль оси.

Зенкер с твердосплавными пластинами

Разработали зенкер для металлообрабатывающей промышленности с целью обработки просверленного, продолбленного или выполненного с помощью штамповки отверстия. Зенкер по металлу, требования к характеристикам которого регулирует ГОСТ 12489-71, используется при выполнении промежуточной или уже конечный обработки. В связи с этим выделяют два вида инструмента:

• для последующего развертывания с припуском;
• для получения высокоточного отверстия – с квалитетом Н11 (допуск 4–5 класса точности).

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к зенкерам можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

ГОСТ 12489-71 Зенкеры цельные. Конструкция и размеры

При применении расточки увеличивается диаметр, повышается точность поверхности и чистота отверстия. Зенкерование предназначается в основном для:

• достижения более гладкой, чистой поверхности отверстия перед процедурой развертывания или нарезания резьбы;
• калибрования отверстия под болт, шпильку или какой-либо другой крепеж.

Применяются зенкеры, требования к которым определяет ГОСТ 12489-71, также при обработке торцевых поверхностей и при выполнении некоторых операций, придающих отверстию нужный профиль (например, расширение углубления в верхней части отверстия, предназначенного под головки болтов).

Зенкеры подразделяют на несколько видов по способу их закрепления в станок:

• насадной;
• хвостовой (с метрическим конусом или с конусом Морзе – виды хвостовика для крепления в станок).

Зенкер алмазный

По конструкции зенкеры бывают следующих видов:

• сборные;
• цельные;
• сварные;
• с твердосплавными пластинами.

Цельный зенкер похож на сверло, поэтому второе его название – сверло-зенкер. У него больше, чем у простого сверла, спиральных канавок и режущих кромок (от 3 до 6 зубьев). Режущую часть инструмента, как оговаривает ГОСТ 12489-71, выполняют из быстрорежущей стали P18, P9 или делают с твердосплавными пластинами (BK4, BK6, BK8 для обработки чугуна, T15K6 – для обработки стали). Инструмент, оснащенный твердосплавными пластинами, имеет большую производительность (более высокую скорость резания), чем изготовленный из быстрорежущей стали.

Выделяют также зенкер конический (для обработки поверхностей конической конфигурации) и так называемый обратный тип зенкеров.

Спиральные хвостовые зенкеры

Сферы применения зенковки

Зенкование и зенкерование, несмотря на то, что используются для обработки предварительно подготовленных отверстий, имеют ряд принципиальных отличий. Основным назначением зенкования является формирование в верхней части предварительно подготовленного отверстия конических или цилиндрических углублений, которые необходимы для того, чтобы скрывать головки используемых крепежных элементов.

Коническая зенковка с хвостовиком Морзе тип 8, материал режущей части — сталь HSS (аналог Р6М5)

По степени чистоты формируемого в процессе выполнения зенкования углубления такую технологическую операцию относят к получистовой. Как правило, ее выполняют перед развертыванием отверстий в заготовках из различных материалов. В качестве оборудования, на котором выполняется зенкование, могут использоваться сверлильные, токарные, фрезерные и расточные станки. Отличительной особенностью такой технологической операции является то, что выполняют ее на малых оборотах, совершаемых зенковкой или обрабатываемой заготовкой.

По конструктивному исполнению различают зенковки:

• конические (ГОСТ 14953-80);
• цилиндрического типа.

Типы конических зенковок

Отдельную категорию зенковок составляют шарошки, которые изготавливаются из твердосплавных материалов и используются преимущественно для выполнения шлифовально-обдирочных работ. Еще одним типом зенковок, которые применяются для обработки и снятия фасок в отверстиях, расположенных в труднодоступных местах, являются инструменты обратного типа. Специалисты, которые часто работают с зенковками данного типа, предпочитают иметь в своем распоряжении целые их наборы, которые позволяют выполнять обработку отверстий с различными геометрическими параметрами.

Шарошка – разновидность зенковки, используемая для прирезки клапанов двигателя внутреного сгорания

Выпускаемые по ГОСТ 14953-80 зенковки конические имеют стандартную конструкцию, составными элементами которой являются хвостовик и рабочая часть с передним концом, заточенным под конус. Угол конуса, который формируют боковые поверхности передней части такой зенковки, может составлять 60, 75, 90 или 120°. ГОСТ 14953-80 регламентирует и количество зубьев на рабочей части, которое зависит от ее диаметра.

Так, на зенковках различных диаметров (12–60 мм) может содержаться от шести до двенадцати режущих зубьев. В зависимости от длины используемого для обработки инструмента, которая также регламентируется положениями нормативного документа, для его поддержки на станке может использоваться цапфа, обеспечивающая соосность формируемой поверхности.

Типы стандартных конических зенковок

Цилиндрические зенковки, в отличие от конического инструмента (выпускаемого по требованиям, которые оговаривает ГОСТ 14953-80), целенаправленно используются для подрезания фасок под металлические изделия. Рабочая часть такой зенковки, обычно имеющая износоустойчивое покрытие, напоминает сверло, но отличается от него большим количеством режущих зубьев. В зависимости от диаметра рабочей части, на ней может быть от 4 до 10 режущих зубьев. Чтобы надежно зафиксировать положение такого инструмента в процессе его работы, на его торце имеется специальная направляющая цапфа – цельная или съемная. Наиболее удобными и практичными в использовании являются зенковки со съемными цапфами. Кроме того, для большей эффективности выполняемой обработки на зенковку могут устанавливать дополнительную режущую насадку.

Для того чтобы при помощи одной зенковки обработать несколько отверстий на одну глубину, инструмент оснащают специальной державкой с ограничителем, который может быть неподвижным или вращающимся. Режущий инструмент в таком случае крепится в державке, а его рабочая часть выступает из ее упора на величину, равную глубине обрабатываемого отверстия.

Эти фаски на отверстиях были выполнены конической зенковкой

Материалом для изготовления зенковок могут служить различные металлы и сплавы, в частности:

Для обработки отверстий, выполненных в мягких металлах, а также в таких материалах, как дерево или пластик, применяются зенковки, изготовленные из стальных сплавов. Если же необходимо выполнять обработку отверстий, которые выполнены в изделиях из более твердых металлов, то для этого используют твердосплавные зенковки. Последние в состоянии выдерживать значительные нагрузки, возникающие при обработке металлов с высокой твердостью.

Виды инструментов для обработки отверстий

И зенковка, и зенкер по своим геометрическим параметрам должны соответствовать требованиям, которые указывают соответствующий ГОСТ или Технические условия (ТУ). Рабочая часть зенкера состоит из множества режущих лезвий. Используется он для того, чтобы выполнять обработку отверстий, предварительно полученных методом сверления. В зависимости от конструктивного исполнения и сферы применения различают следующие виды зенкеров.

• Цилиндрические инструменты, на рабочую часть которых нанесено покрытие из износоустойчивого материала. Зенкеры данного типа, требования к которым регламентирует ГОСТ 12489-71, выпускаются с диаметрами от 10 до 20 мм.
• Цельные зенкеры конического типа, выпускаемые в диапазоне диаметров 10–40 мм. Материалом для изготовления этих инструментов, характеристики которых должны соответствовать требованиям ТУ 2-035-923-83, может выступать легированная быстрорежущая сталь, а также инструментальные стальные сплавы. При этом на рабочую поверхность такого зенкера наносится износоустойчивое покрытие. Инструменты, относящиеся к данной категории, могут использоваться для обработки отверстий, выполненных в стальных и чугунных деталях.
• Зенкеры цельного насадного типа, диаметр которых может находиться в интервале 32–80 мм. Они изготавливаются в соответствии с требованиями, которые устанавливает ГОСТ 12489-71.
• Конические зенкеры, которые могут быть двух типов: тип 1, выпускаемый по ГОСТ 3231-71, и тип 2 – насадной зенкер, требования к характеристикам которого регламентируются положениями того же нормативного документа. Зенкеры двух данных типов отличаются только наличием пластин на их рабочей части, которые изготавливаются из твердосплавного материала.

Зенкер с направляющей цапфой

Зенковка также относится к категории многолезвийных режущих инструментов, но от зенкера ее отличает перечень технологических задач, которые можно решать с ее помощью. В частности, используя ее, можно выполнять углубления в предварительно выполненных отверстиях, формировать на их поверхности фаски и т.д. Различают следующие виды зенковок в зависимости от их конструктивного исполнения.

• Конические зенковки, рабочая поверхность которых может изготавливаться с углами 60, 90 и 120°. Производство таких зенковок регламентирует ГОСТ 14953-80Е, а используются они для обработки отверстий под крепежные элементы, металлические изделия, а также для снятия внутренних фасок.
• Зенковки цилиндрического типа, которые могут выпускаться с коническим или цилиндрическим хвостовиком, а также с износоустойчивым покрытием на рабочей поверхности. Нормативным документом, положениями которого регламентируются требования к характеристикам цилиндрических зенковок, является ГОСТ 2И22-2-80. При помощи такого инструмента обычно обрабатывают поверхности опорного типа.

Заточка зенкера по металлу

Зенковка и зенкер относятся к категории металлорежущих инструментов, специально предназначенных для обработки отверстий различной конфигурации. При помощи таких инструментов, а также приспособлений и оборудования для их использования в соответствие с требуемыми значениями приводятся следующие параметры отверстий: шероховатость внутренних поверхностей, конусность и соосность.

Зенкеры и зенковки предназначены для работы с теми же инструментами, что и сверла (дрелями, сверлильными и токарными станками)

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к коническим зенковкам можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

Конструкция зенкера

2 Геометрические параметры и направления использования

Помимо формы, типа сплава, углублений, количества ножей и других нюансов, зенкеры также различаются геометрическими параметрами:

• угол 15-20 градусов – обработка легких видов стали;
• угол 8-10 градусов – детали для стальных отливок или материалов средней степени твердости;
• угол 0-5 градусов – детали для обработки чугунных отверстий и высоколегированных сталей (ВК8 75 ГОСТ 12479-71).

Зенкеры для обработки стали

Таким образом, с помощью различных видов зенкеров можно добиться: расширения диаметра металлической детали в разных диапазонах; сглаживания поверхности; повышения уровня точности вхождения; создания дополнительных отверстий под крепежные элементы (болты, шпильки).

Важно также понимать, что зенкерование несколько отличается от процесса зенковки деталей, так как последний представляет собой развертывание, то есть максимально точную обработку поверхности с помощью специального инструмента – зенковки.

Конусные зенкеры

Зенкер конического типа – самый распространенный и оптимальный режущий инструмент. Рабочий диаметр которого равен 15-75 мм. Предназначен для работ со средним углом наклона и небольших показателем углубления. Изделие имеет несколько сторон с прямыми зубьями с числом режущих кромок от 7-15. Зенкер чаще всего используется на станках с ЧПУ фрезерного или токарного типов.

Зенкерование и смежные с ним операции

Зенкерование сходно с операцией рассверливания: оба процесса ведутся с готовым отверстием. Отличие состоит в том, что результат зенкерования получается более точным. В процессе операции устраняются недостатки, возникающие после штамповки, литья или сверления. Улучшаются такие показатели, как чистота поверхности, точность, достигается высокая степень соосности.

Часто при формировании отверстий сверлом (особенно глубоких) наблюдается отклонение от центра из-за невысокой жесткости инструмента. Зенкер от сверла отличается тем, что имеет более высокую жесткость из-за увеличенного числа режущих зубьев. Важно, что такое отличие обеспечивает более точное направление движения инструмента, а при меньшей глубине резки наблюдается высокая чистота. При сверлении отверстий можно получить квалитеты 11–12, шероховатость поверхности отверстия Rz 20 микрометров. При операции зенкерования получаем квалитеты 9–11, шероховатость 2,5 микрометров.

Развертки конические под конус Морзе

Еще более точной операцией является процесс развертывания (6–9-й квалитеты, Rа 1,25– 0,25 микрометров). Это уже чистовая обработка резанием. Зенкерование отверстий – получистовая операция. Зенкерование и развертывание отверстий, если обе этих операции предусмотрены технологическим процессом, выполняются за одну установку детали на станке.

Нередко путают зенкерование и зенкование отверстий и некорректно называют зенкером другой инструмент – зенковку (см. фото ниже). Зенковки, в отличие от зенкеров, имеют другую конструкцию и применяются для решения иных технологических задач.

Зенковки конические

Зенковка применяется в процессе снятия фаски с верхней части отверстий, а также для получения углублений конической формы. Бывает также зенковка цилиндрическая, но такой инструмент правильнее называть цековкой. При помощи такого инструмента в деталях получают углубления соответствующей формы. Для выполнения такой зенковочной операции также может быть использован универсальный инструмент – сверло, специально совмещенное с зенковкой.

Посмотрев данное видео, можно легко понять принцип работы и назначение зенковки, а также ее отличие от зенкера и других родственных инструментов для обработке отверстий.

Чтобы не путаться в схожих операциях, достаточно рассмотреть и запомнить данную схему, наглядно объясняющую конструктивные отличия и назначение инструментов для обработки отверстий

Классификация зенкеров и цековок по металлу

Зенкеры классифицируют по следующим параметрам:

• Направление угла спирали — прямое, левое/правое.
• Конструкционно — цельные (для крепления в шпинделе станка) и насадные (для установки в специальную оправку).
• Форма зенкера — цилиндрические и конические.
• Диаметр и режущий угол.

Для производства инструмента используется быстрорежущая сталь; для пластин — твердосплавная сталь. Зенковки с торцевыми зубьями называют цековками.

Чем зенкер отличается от зенковки

Зачастую зенкер путают с зенковкой. Зенкер и зенковка – относятся к классу режущих инструментов, с 3-мя и более режущими кромками. Оба инструмента используются для отверстий конической и цилиндрической формы. Но зенкер расширяет отверстие, одновременно с этим шлифует его и подгоняет под заданные параметры. А зенковка только шлифует отверстие от заусенец на этапе финишных работ.