Долбление металла представляет собой высокоточный метод механической обработки, при котором режущий инструмент выполняет возвратно-поступательные движения по вертикальной оси. Технология позволяет формировать внутренние полости, пазы, шлицы и зубчатые профили с точностью до сотых долей миллиметра. Долбление незаменимо там, где другие способы металлообработки оказываются неэффективными.
Что такое долбление металла
Долбление относится к категории лезвийной обработки резанием, где основной рабочий инструмент совершает вертикальные возвратно-поступательные перемещения. В отличие от токарной или фрезерной обработки, при долблении заготовка остается практически неподвижной, получая лишь периодическую подачу между рабочими циклами инструмента.
Процесс происходит следующим образом: долбяк движется вниз и срезает тонкий слой металла, затем поднимается в исходное положение без контакта с поверхностью. После завершения рабочего хода заготовка смещается на заданную величину подачи, и цикл повторяется. Такая кинематическая схема обеспечивает высокую стабильность процесса резания.
Технология долбления применяется преимущественно для обработки вертикальных и труднодоступных поверхностей. Метод особенно эффективен при изготовлении деталей цилиндрической формы, многогранных отверстий и зубчатых передач внутреннего зацепления, где фрезерование невозможно из-за геометрических ограничений.
Принцип работы и кинематика процесса
Главное движение и подача
Основное движение резания при долблении — это вертикальное перемещение долбяка, которое реализуется через кривошипно-шатунный или кулачковый механизм. Скорость резания определяется частотой двойных ходов инструмента и длиной его перемещения. Современные долбежные станки обеспечивают от 40 до 120 двойных ходов в минуту.
Движение подачи выполняет сама заготовка, закрепленная на рабочем столе станка. Подача может быть продольной, поперечной или круговой, что позволяет обрабатывать различные геометрические формы. Величина подачи измеряется в миллиметрах на один двойной ход и составляет обычно от 0,05 до 0,8 миллиметра.
Глубина резания
Глубина резания представляет собой расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностями, измеренное перпендикулярно направлению подачи. При долблении глубина резания может достигать 10-15 миллиметров за один проход для обычных сталей. При обработке закаленных материалов этот параметр снижается до 2-5 миллиметров.
Долбежные станки и их конструкция
Долбежный станок включает несколько основных узлов, каждый из которых выполняет определенную функцию. Станина является базовой деталью, обеспечивающей жесткость всей конструкции. На ней монтируются направляющие для перемещения рабочих органов и устанавливается вертикальная стойка.
Ключевые узлы долбежного станка:
- Ползун с резцедержателем — выполняет возвратно-поступательное движение
- Кулисный механизм — преобразует вращение в линейное перемещение
- Рабочий стол с устройством подачи — обеспечивает точное позиционирование заготовки
- Гидравлическая или механическая система привода
- Коробка скоростей для регулирования режимов обработки
Типы долбежных станков
Вертикально-долбежные станки составляют основную категорию оборудования. Они предназначены для долбления как основной операции и оснащаются мощными приводами. Максимальный ход ползуна у таких станков варьируется от 100 до 500 миллиметров, диаметр рабочего стола — от 250 до 1700 миллиметров.
Зубодолбежные станки представляют собой специализированное оборудование для нарезания зубчатых колес. Они оснащены делительными механизмами высокой точности и системами автоматической обкатки инструмента с заготовкой. Современные модели могут обрабатывать колеса с модулем от 0,5 до 16 миллиметров.
Универсально-фрезерные станки с долбежными головками применяются в условиях единичного и мелкосерийного производства. Долбежная головка устанавливается на главный шпиндель и позволяет выполнять операции долбления без использования специализированного оборудования, хотя с меньшей точностью.
Режущий инструмент для долбления
Долбяки для обработки плоских поверхностей
Долбежные резцы по конструкции напоминают строгальные, но имеют усиленное сечение державки для восприятия ударных нагрузок. Режущая часть изготавливается из быстрорежущих сталей марок Р6М5, Р9, Р18 или оснащается пластинами из твердых сплавов ВК6, ВК8, Т5К10.
Геометрия долбежного резца характеризуется углом резания 60-70 градусов, передним углом 10-15 градусов и задним углом 8-12 градусов. Вершина резца часто смещена на нейтральную линию, что снижает изгибающие нагрузки и вибрации при работе.
Зубодолбежные долбяки
Зубодолбежный долбяк представляет собой зубчатое колесо, у которого зубья снабжены режущими кромками. Инструмент работает по методу обкатки, постепенно формируя эвольвентный профиль зуба на заготовке. По конструкции различают дисковые, чашечные и хвостовые долбяки.
| Тип долбяка | Особенности конструкции | Область применения |
|---|---|---|
| Дисковый | Классическая форма зубчатого колеса | Универсальное нарезание цилиндрических колес |
| Чашечный | Режущие элементы в выемке корпуса | Колеса с выступающими буртами |
| Хвостовой | Малый диаметр, крепление на хвостовике | Обработка мелкомодульных колес |
| Комбинированный | Черновые и чистовые зубья на одном инструменте | Сокращение времени обработки |
Долбяки классифицируются по классам точности: АА для колес 6-й степени точности, А для 7-й степени и В для 8-й степени. Материалом служат быстрорежущие стали Р6М5 и Р18, иногда применяются твердосплавные пластины для обработки закаленных материалов.
Обработка пазов и внутренних поверхностей
Формирование шпоночных пазов является одной из наиболее распространенных операций долбления. Метод позволяет создавать пазы в глухих отверстиях, куда невозможно ввести протяжку или фрезу. Ширина паза обеспечивается соответствующей шириной резца, а глубина достигается последовательными проходами с увеличением врезания.
Обработка шлицевых отверстий выполняется с использованием делительного устройства, которое обеспечивает точное угловое позиционирование заготовки. После обработки одного шлица стол поворачивается на заданный угол, и процесс повторяется. Технология обеспечивает высокую соосность шлицев и их симметричность.
Долбление внутренних цилиндрических и многогранных полостей находит применение при изготовлении матриц, пресс-форм и корпусных деталей. Метод позволяет обрабатывать квадратные, прямоугольные и многоугольные отверстия любой глубины, что недостижимо другими способами обработки.
Режимы резания при долблении
Скорость резания
Скорость резания при долблении определяется длиной хода ползуна и числом двойных ходов в минуту. Для конструкционных сталей рекомендуемая скорость составляет 15-25 метров в минуту при работе резцами из быстрорежущей стали и 40-80 метров в минуту при использовании твердосплавного инструмента.
При обработке чугуна скорость резания может быть увеличена на 20-30 процентов по сравнению со сталью. Цветные металлы допускают еще более высокие скорости — до 100-150 метров в минуту. Однако следует учитывать, что увеличение скорости резания приводит к повышенному износу инструмента.
Подача и глубина резания
Величина подачи выбирается в зависимости от требуемой чистоты поверхности и жесткости технологической системы. При черновой обработке применяют подачу 0,3-0,8 миллиметра на двойной ход, при чистовой — 0,05-0,2 миллиметра. Глубина резания при черновом долблении достигает 8-12 миллиметров, при чистовом — 1-3 миллиметра.
Режимы резания корректируются с учетом мощности станка, прочности инструмента и требуемой стойкости. Использование смазочно-охлаждающих жидкостей позволяет повысить режимы резания на 15-25 процентов и улучшить качество обработанной поверхности.
Отличия долбления от строгания
Несмотря на схожесть кинематики, долбление и строгание имеют принципиальные различия. При строгании инструмент перемещается горизонтально вдоль обрабатываемой поверхности, что эффективно для обработки удлиненных деталей — направляющих, плит, станин. Долбление использует вертикальное движение резца, что оптимально для работы с компактными деталями.
Конструкция режущего инструмента также различается. Строгальные резцы имеют изогнутую форму для компенсации прогиба под действием сил резания. Долбежные резцы обычно прямые с усиленной державкой, рассчитанной на восприятие ударных нагрузок при врезании.
Основные отличия долбления от строгания:
- Направление главного движения — вертикальное против горизонтального
- Типичные заготовки — компактные детали против удлиненных
- Специализация — внутренние полости против наружных плоскостей
- Возможность круговой подачи — присутствует у долбления
- Габариты оборудования — долбежные станки компактнее строгальных
Производительность долбления выше при обработке небольших деталей благодаря меньшему холостому ходу. Строгание эффективнее для крупногабаритных заготовок. Точность обработки сопоставима и составляет 9-11 квалитет с шероховатостью поверхности Ra 1,6-6,3 микрометра.
Области применения долбления
Машиностроение
В машиностроительной отрасли долбление применяется для изготовления корпусных деталей редукторов, коробок передач, насосов. Технология незаменима при обработке посадочных мест подшипников, создании внутренних шлицевых соединений и формировании технологических пазов для выхода шлифовального круга.
Производство зубчатых передач составляет значительную долю применения зубодолбежных станков. Метод позволяет нарезать прямозубые, косозубые и шевронные колеса как наружного, так и внутреннего зацепления. Точность изготовления соответствует 6-8 степени по стандартам.
Инструментальное производство
При изготовлении штампов, пресс-форм и приспособлений долбление используется для создания внутренних полостей сложной конфигурации. Метод обеспечивает высокую точность размеров и параллельность обработанных поверхностей, что критично для инструментальной оснастки.
Обработка матриц для холодной штамповки, изготовление пуансонов и направляющих колонок выполняется преимущественно долблением. Технология позволяет создавать острые внутренние углы и точные профили, необходимые для качественной штамповки деталей.
Ремонтное производство
В ремонтных цехах долбежные станки применяются для восстановления изношенных зубчатых колес, шлицевых валов и деталей с внутренними пазами. Возможность обработки в труднодоступных местах делает долбление незаменимым при капитальном ремонте крупногабаритного оборудования.
Точность и качество долбежной обработки
Долбление обеспечивает получение поверхностей 9-11 квалитета точности, что соответствует диапазону допусков от 0,02 до 0,10 миллиметра для большинства типоразмеров деталей. При использовании высокоточных станков и оптимальных режимов резания достижим 8 квалитет с допуском 0,015-0,030 миллиметра.
Шероховатость обработанной поверхности зависит от величины подачи и состояния режущей кромки инструмента. При черновом долблении шероховатость составляет Ra 6,3-12,5 микрометра, при чистовом — Ra 1,6-3,2 микрометра. Для получения более высокого класса чистоты применяют тонкое долбление с подачей менее 0,1 миллиметра.
Геометрическая точность — параллельность, перпендикулярность, соосность — обеспечивается жесткостью станка и точностью его направляющих. Современные долбежные станки позволяют выдерживать отклонения от параллельности не более 0,02 миллиметра на длине 100 миллиметров.
Преимущества и ограничения технологии
Главное преимущество долбления заключается в возможности обработки внутренних поверхностей и глухих полостей, недоступных для других методов резания. Технология позволяет создавать сквозные и несквозные пазы, внутренние многогранники, зубчатые венцы внутреннего зацепления.
Относительная простота оборудования и инструмента делает долбление экономически выгодным для единичного и мелкосерийного производства. Настройка станка не требует длительного времени, а стоимость режущего инструмента ниже, чем специальных фрез или протяжек.
К ограничениям метода относится невысокая производительность по сравнению с фрезерованием или протягиванием. Прерывистый характер резания создает ударные нагрузки, что требует повышенной жесткости технологической системы. Долбление нецелесообразно для обработки удлиненных деталей из-за большого холостого хода инструмента.
Заключение
Долбление металла остается актуальным методом механической обработки благодаря уникальным технологическим возможностям. Технология обеспечивает высокую точность формирования внутренних полостей, пазов и зубчатых профилей в условиях, где альтернативные методы неприменимы. Современные долбежные станки с системами ЧПУ расширяют возможности автоматизации процесса и повышают производительность обработки.
Выбор долбления обоснован при изготовлении деталей с внутренними шлицами, глухими пазами, зубчатыми венцами внутреннего зацепления. Метод находит применение в машиностроении, инструментальном производстве и ремонтных цехах. Правильный подбор режимов резания и использование качественного инструмента обеспечивают требуемую точность и качество обработанных поверхностей.
