Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Растачивание отверстий — метод лезвийной обработки внутренних цилиндрических поверхностей, при котором резец последовательно снимает металл для получения точного диаметра, правильной геометрической формы и заданной шероховатости. Технология применяется там, где сверление и зенкерование не обеспечивают требуемую точность: в корпусных деталях двигателей, шпиндельных узлах, гидроцилиндрах и посадочных гнёздах подшипников. Грамотный выбор инструмента и режимов позволяет стабильно выдерживать 7–8-й квалитет точности и шероховатость Ra 0,8–3,2 мкм в условиях серийного производства, а при тонком растачивании — достигать 5–6-го квалитета.
Растачивание — обработка резанием предварительно выполненного отверстия с целью увеличения его диаметра, исправления геометрических погрешностей и получения точных размеров. В отличие от сверления, которое формирует отверстие в сплошном материале, расточная операция корректирует уже существующий контур. Это принципиально важно: сверло копирует погрешности разметки, тогда как расточной резец «привязывается» к реальной оси вращения и исправляет отклонения положения отверстия.
Метод входит в группу лезвийной обработки. Терминология и буквенные обозначения — скорость резания v, подача s, глубина резания t — установлены ГОСТ 25762-83 «Обработка резанием. Термины, определения и обозначения». Физически условия работы расточного резца тяжелее, чем при наружном точении: ухудшены теплоотвод, подвод СОЖ и отвод стружки из-за вылета оправки внутрь обрабатываемого отверстия.
Растачивание исправляет ось отверстия и диаметр в широком диапазоне, тогда как развёртывание снимает минимальный припуск (0,05–0,3 мм) и предназначено исключительно для улучшения шероховатости без исправления отклонений оси. Для точных посадочных отверстий операции нередко комбинируют: черновое и получистовое растачивание — затем тонкое растачивание или развёртывание.
Расточной резец конструктивно отличается от проходного токарного меньшим сечением державки и смещённой режущей частью, позволяющей работать внутри отверстия. Конструкция и размеры расточных державочных резцов с напаянными твёрдосплавными пластинами регламентированы ГОСТ 9795-84, охватывающим шесть типов исполнения для сквозных и глухих отверстий. Для инструмента со сменными многогранными пластинами (СМП) применяют ГОСТ 28101-2015 «Резцы расточные с механическим креплением сменных многогранных пластин».
Обозначение сменной пластины ведётся по ГОСТ 19042-80 (межгосударственный стандарт, гармонизированный с ISO 1832), устанавливающему девятипозиционную систему кодирования: форма, задний угол, класс допуска, тип крепления, размер, толщина, радиус вершины и исполнение стружколома. Пример обозначения: CCMT 09T308 — ромбическая пластина с задним углом 7°, класс допуска С, для чистового растачивания. Для чернового прохода чаще применяют пластины типа CNMG с нейтральной геометрией заднего угла 0°; для чистовых операций — пластины с положительной геометрией (задний угол 7° или 11°), снижающие радиальную нагрузку на оправку.
Оправка передаёт резцу усилия резания и обеспечивает вылет в отверстие. Ключевой параметр — отношение вылета к диаметру L/D. При L/D до 3–4 применяют стальные оправки; при L/D от 4 до 6–7 — цельные твёрдосплавные оправки (карбид вольфрама), жёсткость которых примерно втрое выше стальных; при L/D более 7 используют антивибрационные оправки с пассивным демпфером на основе карбида вольфрама или с активной виброгасящей системой.
На станках с ЧПУ применяют модульные расточные системы с регулируемым вылетом резца. Точная настройка диаметра осуществляется через микрометрический регулировочный механизм с ценой деления 0,001–0,002 мм. Такой инструмент принято называть расточной головкой (микробором) — он обеспечивает воспроизводимость настройки диаметра без повторного промера детали.
Скорость резания при растачивании определяется по той же методике, что и при наружном точении. Ориентировочные значения по «Справочнику технолога-машиностроителя» под ред. Косиловой и Мещерякова, а также «Режимам резания металлов» Барановского для стандартных твёрдосплавных марок:
Приведённые значения соответствуют неупрочнённым твёрдосплавным маркам. Современные пластины с многослойными PVD/CVD-покрытиями позволяют увеличивать скорость резания на 30–60% при сохранении стойкости инструмента.
При растачивании подача ограничена жёсткостью системы «оправка–шпиндель» значительно сильнее, чем при наружном точении. Для чистового прохода рекомендуется: подача s = 0,05–0,15 мм/об, глубина резания t = 0,1–0,5 мм. Черновое растачивание допускает подачу до 0,3–0,5 мм/об и глубину до 3–5 мм, однако при большом вылете оправки эти значения снижают в 1,5–2 раза во избежание вибрации.
Отношение L/D оправки — главный лимитирующий фактор режимов. При L/D = 5 допустимая подача снижается примерно вдвое по сравнению с L/D = 3. Превышение допустимого вылета вызывает вибрацию, которая ухудшает шероховатость и ведёт к выкрашиванию режущей кромки пластины.
Система допусков для оценки точности обработки регламентирована ГОСТ 25346-2013 (идентичен ISO 286-1:2010), устанавливающим 20 квалитетов от IT01 до IT18. Параметры шероховатости нормируются по ГОСТ 2789-73 — основной показатель Ra (среднеарифметическое отклонение профиля) дополняется Rz (высота неровностей по десяти точкам). На практике растачивание перекрывает следующие диапазоны:
Точность позиционирования оси отверстия при обработке на многоцелевом станке с ЧПУ проверяется по ГОСТ 27843-88 «Станки металлорежущие. Методы проверки точности позиционирования». Контроль диаметра в серийном производстве ведут трёхточечными или индикаторными нутромерами; финальную приёмку ответственных отверстий осуществляют пневматическими или электронными измерительными пробками.
Токарный станок — доступное оборудование для растачивания одиночных тел вращения: втулок, гильз, фланцев. Деталь закрепляется в патроне, шпиндель вращает заготовку, расточной резец подаётся продольно. Для коротких и широких деталей применяют планшайбу. Класс точности станка нормируется ГОСТ 8-82 (классы Н, П, В, А, С); для чистового растачивания рекомендуется станок класса П или выше. Класс В и выше используют при тонком растачивании с требованиями к точности IT5–IT6.
Корпусные детали — блоки цилиндров, картеры редукторов, стойки станин — обрабатывают на горизонтально-расточных станках или многоцелевых обрабатывающих центрах с ЧПУ. Деталь неподвижна, расточной шпиндель совершает поступательное движение вдоль своей оси. Программирование расточных операций ведётся по стандарту ГОСТ 20999-83, являющемуся российским аналогом ISO 6983-1. Для автоматизации расточных ходов используют стандартные постоянные циклы: G85 (растачивание с возвратом на рабочей подаче), G86 (растачивание с остановом шпинделя и быстрым отводом), G87 (обратное растачивание), G88 и G89 (растачивание с выдержкой). Конкретный набор циклов уточняется по документации системы ЧПУ.
Наиболее распространённый дефект при растачивании. Основные причины: избыточный вылет оправки относительно диаметра, завышенные режимы резания, недостаточная жёсткость зажима детали. Для снижения вибрации применяют комплекс мер: уменьшают подачу на 20–30%, переходят на твёрдосплавную или антивибрационную оправку, а также выбирают пластину с углом в плане κr = 90–95°. При κr = 90° радиальная составляющая силы резания Py, которая вызывает поперечный отжим оправки, стремится к нулю — нагрузка переходит в осевое направление, параллельное оси оправки, где жёсткость значительно выше.
Конусность возникает при тепловом удлинении оправки в процессе обработки или при износе подшипников шпинделя. Овальность — следствие радиального биения вращающегося инструмента или нежёсткого зажима заготовки. Контроль ведут нутромером (трёхточечным или индикаторным) после завершения операции. При систематической конусности проверяют тепловые деформации шпиндельного узла согласно методикам ГОСТ 8-82 и ISO 230-3 (тепловые эффекты в станках).
Причины ухудшения Ra: затупление режущей кромки, наростообразование при обработке вязких сталей, недостаточная или нестабильная подача СОЖ. Наростообразование устраняют увеличением скорости резания или сменой марки пластины на более износостойкую. Оптимальная шероховатость при чистовом растачивании достигается при подаче s ≤ 0,1 мм/об и радиусе вершины пластины rε = 0,4–0,8 мм.
Растачивание отверстий — универсальная операция лезвийной обработки, обеспечивающая точные внутренние цилиндрические поверхности в диапазоне точности от IT12 до IT5. Ключ к стабильному результату — правильный выбор типа оправки с учётом соотношения L/D, геометрии пластины под конкретный материал (включая угол в плане κr = 90° для снижения вибрации) и грамотное назначение режимов резания.
Для серийного производства корпусных деталей наиболее эффективны многоцелевые обрабатывающие центры с ЧПУ и модульными расточными головками с микрометрической регулировкой. В условиях единичного и мелкосерийного производства растачивание на токарном станке с применением резцов по ГОСТ 9795-84 или инструмента со СМП по ГОСТ 28101-2015 остаётся проверенным решением для получения 7–8-го квалитета точности.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.