Рубрика: Механическая обработка
Сверло и развёртка хорошо справляются с отверстиями небольшого диаметра, но когда речь идёт об отверстиях под подшипники в корпусах, гильзах цилиндров, опорах валов, точных посадочных поверхностях диаметром в десятки и сотни миллиметров, основным методом становится растачивание. Именно оно позволяет одновременно получить точный размер, правильную форму и, главное, исправить положение оси отверстия. Рассмотрим, как устроен этот процесс, от чего зависит его точность и что учитывать при проектировании и заказе деталей.
Растачивание — обработка существующего отверстия однолезвийным или многолезвийным расточным инструментом, который снимает слой металла с внутренней поверхности. Исходное отверстие может быть литым, прошитым при ковке, просверленным или предварительно расточенным.
Главное преимущество растачивания перед зенкерованием и развёртыванием — способность исправлять положение оси. Развёртка и зенкер следуют за уже имеющимся отверстием и копируют его увод и наклон. Расточной резец, жёстко связанный со шпинделем, формирует ось заново — по траектории станка, а не по заготовке.
| Метод | Исправляет положение оси | Диапазон диаметров | Типичная точность |
|---|---|---|---|
| Сверление | Нет, создаёт отверстие с уводом | Малые и средние | 11–12 квалитет |
| Зенкерование | Частично | Средние | 9–11 квалитет |
| Развёртывание | Нет | Малые и средние | 7–8 квалитет |
| Растачивание чистовое | Да | Практически любые | 7–8 квалитет |
| Тонкое растачивание | Да | Средние и большие | 6–7 квалитет |
черновое и чистовое растачивание, тонкое растачивание, растачивание соосных отверстий, подрезка внутренних торцов, расточка канавок, растачивание конических отверстий
На токарном станке деталь вращается, а неподвижный расточной резец перемещается вдоль оси. Так обрабатывают втулки, гильзы, фланцы, ступицы — детали, у которых ось отверстия совпадает с осью вращения. Точность соосности с наружной поверхностью обеспечивается обработкой за один установ.
Классическое оборудование для крупных корпусных деталей. Вращается инструмент на выдвижном шпинделе, деталь закреплена на столе. Позволяет растачивать соосные отверстия в противоположных стенках корпуса с помощью длинных борштанг, опирающихся на люнет задней стойки.
Станки повышенной точности для обработки отверстий с точным межосевым расстоянием в кондукторах, штампах, пресс-формах. Работают в термостабильных условиях и обеспечивают позиционирование с точностью до нескольких микрометров.
Современные фрезерные и горизонтальные обрабатывающие центры выполняют растачивание наравне с фрезерованием и сверлением. Отверстие можно получить и расточной головкой, и круговой интерполяцией фрезой — для неответственных отверстий второй способ быстрее, но точность формы у него ниже.
Точность растачивания во многом определяется инструментом: его жёсткостью, возможностью точной настройки размера и демпфированием вибраций.
Жёсткость консольной оправки резко падает с увеличением вылета — пропорционально его кубу. Удвоение вылета уменьшает жёсткость в восемь раз. Поэтому правило простое: вылет — минимально возможный, диаметр оправки — максимально возможный для данного отверстия. Стальные оправки устойчиво работают на вылетах до четырёх диаметров, твердосплавные — до шести-семи, демпфированные — до десяти и более.
Пластины для расточных резцов отличаются от пластин для наружного точения. Они должны создавать минимальную радиальную силу, отводить стружку из ограниченного пространства отверстия и не царапать уже обработанную поверхность. Для чистовых операций применяют пластины с положительной геометрией и задним углом, обеспечивающие лёгкое резание при малых глубинах. Для глухих отверстий важна форма стружки: она должна ломаться и выходить к открытому концу, а не скапливаться у дна, где её повторно затягивает под кромку. Подача СОЖ через оправку направляет поток к режущей кромке и помогает выносу стружки — для глубоких отверстий это практически обязательное условие стабильной работы.
Снятие основного припуска, исправление положения оси литого или сверлёного отверстия. Оставляется припуск около миллиметра на диаметр.
Выравнивание припуска для чистовой операции, исправление формы. Остаётся несколько десятых миллиметра.
Получение размера по 7–8 квалитету микрометрической головкой, с небольшим постоянным припуском и малой подачей.
При необходимости — тонкое растачивание, хонингование или внутреннее шлифование для 6 квалитета и точнее.
На чистовом проходе припуск должен быть небольшим и равномерным по окружности. Если с одной стороны снимается в три раза больше, чем с другой, резец отжимается переменно, и отверстие получается некруглым. Именно поэтому чистовой операции всегда предшествует получистовая, выравнивающая припуск.
Тонкое, или алмазное, растачивание ведётся на высоких скоростях с очень малыми подачами и глубинами, инструментом из твёрдого сплава, сверхтвёрдых материалов или керамики. Оно даёт 6 квалитет и Ra 0,4–0,2 мкм, особенно эффективно на цветных металлах и чугуне, где шлифование затруднено засаливанием круга.
Вибрации — главный враг растачивания. Они ухудшают шероховатость, вызывают выкрашивание инструмента и не позволяют выдержать размер.
В корпусах редукторов, коробок передач, насосов растачиваемые отверстия должны быть не только точными сами по себе, но и правильно расположенными друг относительно друга.
Существует три основных способа обеспечить соосность. Первый — растачивание длинной борштангой с опорой в люнете, проходящей через все отверстия. Второй — растачивание с двух сторон с поворотом стола на 180 градусов на станке с точным поворотным столом. Третий — последовательное растачивание с одной стороны удлинённым инструментом, если позволяет жёсткость. Выбор зависит от расстояния между стенками, диаметров и требований к точности.
Межосевое расстояние в зубчатых передачах влияет на боковой зазор и правильность зацепления. На станках с ЧПУ оно определяется точностью позиционирования, но важно учитывать тепловое состояние: прогретый шпиндель и деталь, нагретая черновой обработкой, могут дать погрешность в несколько сотых миллиметра. Точные отверстия растачивают на прогретом станке и после выравнивания температуры детали.
Закалённые отверстия, а также восстановленные наплавкой или напылением, растачивают инструментом из кубического нитрида бора или керамики. Это позволяет обойтись без внутреннего шлифования для отверстий 7 квалитета, а при восстановлении корпусов — обработать изношенную посадку под ремонтный размер или под запрессовку втулки. Ремонтное растачивание — одна из типичных задач при восстановлении оборудования, о котором подробнее рассказано в разделе запчастей.
| Параметр | Средство контроля |
|---|---|
| Диаметр | Индикаторный нутромер, микрометрический нутромер, калибр-пробка |
| Овальность и конусность | Нутромер в нескольких сечениях и направлениях, кругломер |
| Соосность | Контрольная оправка, индикатор, КИМ |
| Межосевое расстояние | Оправки и микрометр, КИМ |
| Перпендикулярность оси торцу | Оправка с индикатором, КИМ |
| Шероховатость | Профилометр с удлинённым датчиком, образцы сравнения |
Нутромер измеряет отверстие минимум в двух взаимно перпендикулярных направлениях и в нескольких сечениях по длине — только так выявляются овальность, конусность и «бочкообразность», характерные для растачивания нежёсткой оправкой.
Растачивание — универсальный метод получения точных отверстий, единственный из лезвийных способов, который исправляет положение оси. Его точность зависит от жёсткости системы, правильного выбора оправки и пластины, равномерного припуска, борьбы с вибрациями и учёта температуры. На корпусных деталях ключевыми становятся соосность и межосевые расстояния, обеспечиваемые схемой обработки. Специалисты «ВМС» выполняют растачивание отверстий в корпусах, втулках и крупногабаритных деталях на токарном и фрезерном оборудовании и подберут оптимальную технологию под требования вашего чертежа.
