Зенкерование это

Что такое зенкерование и его основное назначение

Зенкерование отверстий — это процесс механической обработки, при котором используется вращающийся многолезвийный инструмент для доработки уже существующих отверстий. Название происходит от немецкого слова «senken», что означает «углублять» или «проходить». Главная задача этой операции состоит в устранении дефектов, возникших при первичной обработке, и доведении параметров отверстия до требуемых технических характеристик.

Процесс зенкерования занимает промежуточное положение между черновой и чистовой обработкой. Он применяется после сверления, литья или штамповки и предшествует окончательной отделке — развертыванию или нарезанию резьбы. Такая последовательность операций позволяет достичь высоких квалитетов точности и минимальной шероховатости поверхности отверстия.

Основные цели зенкерования

Процесс зенкерования решает несколько важных задач в металлообработке. Операция применяется для сглаживания внутренней поверхности отверстия, устранения шероховатостей и неровностей, образовавшихся при предыдущих этапах обработки. Зенкерование обеспечивает калибрование отверстий под стандартные размеры крепежных элементов, таких как болты, шпильки, винты.

Процесс позволяет повысить класс точности обработки с 11-12 квалитета до 9-11 квалитета, а также снизить показатель шероховатости с 20 микрометров до 2,5 микрометров. Зенкерование применяется для подготовки отверстий перед финишными операциями — развертыванием для получения высокоточных посадочных мест или нарезанием внутренней резьбы.

Зенкер — инструмент для точной обработки

Конструктивные особенности зенкера

Зенкер представляет собой многолезвийный режущий инструмент, внешне напоминающий сверло, но имеющий принципиальные конструктивные отличия. Инструмент состоит из рабочей части с режущими кромками, калибрующей части для направления и зачистки, шейки и хвостовика для закрепления в патроне станка. Зенкер обычно имеет от трех до четырех основных режущих зубьев, хотя для особо сложных операций применяются конструкции с количеством кромок до восьми или двенадцати.

Режущая часть зенкера выполнена в форме усеченного конуса, что обеспечивает плавный вход инструмента в отверстие и равномерное распределение нагрузки. Перемычка между режущими кромками значительно больше, чем у сверла, что придает инструменту повышенную жесткость и устойчивость. Калибрующая часть имеет цилиндрическую форму с направляющими ленточками, которые центрируют зенкер в отверстии и создают требуемый размер.

Типы зенкеров по конструкции

В зависимости от способа крепления и конструктивного исполнения различают несколько основных типов зенкеров. Цельные зенкеры с коническим хвостовиком применяются для обработки отверстий диаметром от 10 до 50 миллиметров согласно ГОСТ 12489-71. Они изготавливаются как единая конструкция из высококачественной быстрорежущей стали и имеют конус Морзе или метрический конус для установки непосредственно в шпиндель станка.

Насадные зенкеры предназначены для обработки отверстий большего диаметра, начиная от 32 миллиметров. Они не имеют собственного хвостовика и устанавливаются на специальную оправку с торцевой шпонкой, предотвращающей проворачивание. Сборные зенкеры состоят из корпуса из конструкционной стали и сменных ножей из быстрорежущей стали или твердого сплава, которые закрепляются клиньями в пазах корпуса.

Материалы изготовления зенкеров

Зенкеры изготавливают преимущественно из быстрорежущих сталей марок Р18, Р9, Р6М5, которые обеспечивают необходимую прочность и теплостойкость при высоких скоростях резания. Для обработки особо твердых материалов применяются зенкеры с пластинами из твердых сплавов, которые крепятся к корпусу методом пайки или механического закрепления. Твердосплавные пластины позволяют значительно увеличить скорость обработки и стойкость инструмента.

Отличия зенкерования от сверления отверстий

Несмотря на внешнее сходство процессов, зенкерование и сверление имеют существенные различия по назначению, конструкции инструмента и результатам обработки. Сверление предназначено для образования нового отверстия в сплошном материале, тогда как зенкерование выполняется исключительно по уже существующему отверстию для улучшения его параметров.

Конструктивно зенкер отличается от сверла увеличенным количеством режущих кромок — три или четыре против двух у сверла. Это обеспечивает более тонкое снятие стружки и равномерное распределение нагрузки на каждую кромку. Зенкер имеет значительно большую перемычку между режущими элементами, что придает инструменту высокую жесткость и предотвращает увод оси при обработке.

Сравнение рабочих характеристик

По точности обработки сверление обеспечивает 11-12 квалитет точности при шероховатости около 20 микрометров, в то время как зенкерование достигает 9-11 квалитета точности и шероховатости 2,5-10 микрометров. Зенкерование является более производительным процессом благодаря возможности применения подач в 2,5-3 раза больших, чем при сверлении, при сопоставимых скоростях резания.

Зенкер работает в более благоприятных условиях по сравнению со сверлом — меньшая глубина резания, отсутствие необходимости прокладывать путь в сплошном материале, лучшее направление благодаря калибрующей части. Это позволяет получать отверстия с более правильной геометрической формой и высокой соосностью.

Режимы резания при зенкеровании

Основные параметры обработки

Режимы резания при зенкеровании включают три основных параметра — глубину резания, подачу и скорость резания. Глубина резания определяется как половина припуска на диаметр отверстия, то есть разность между конечным и исходным диаметром, деленная на два. Для предварительно просверленных отверстий припуск составляет от 1 до 3 миллиметров на диаметр в зависимости от размера обрабатываемого отверстия.

Подача при зенкеровании выбирается с учетом диаметра инструмента, свойств обрабатываемого материала, требований к точности и шероховатости поверхности. Благодаря повышенной жесткости зенкера и большему количеству режущих кромок, подачи при зенкеровании могут быть увеличены в 1,5-2 раза по сравнению со сверлением аналогичного диаметра.

Скорость резания и частота вращения

Скорость резания при зенкеровании стальных заготовок быстрорежущими зенкерами с применением смазочно-охлаждающей жидкости находится в диапазоне от 40 до 150 метров в минуту. Для обработки чугуна без охлаждения рекомендуются скорости от 50 до 175 метров в минуту. Твердосплавные зенкеры позволяют работать на скоростях от 70 до 120 метров в минуту при обработке стальных заготовок.

Частота вращения шпинделя рассчитывается исходя из выбранной скорости резания и диаметра зенкера. Для зенкерования на сверлильных станках обычно применяется частота вращения от 60 до 100 оборотов в минуту. Расчетная частота вращения корректируется по паспортным данным станка с выбором ближайшего доступного значения.

Точность и качество обработки

Зенкерование обеспечивает получение отверстий с точностью от 9 до 11 квалитета, что соответствует допускам в несколько сотых долей миллиметра для отверстий среднего диаметра. Шероховатость обработанной поверхности по параметру Ra составляет от 1,25 до 10 микрометров, а по параметру Rz от 6,3 до 40 микрометров в зависимости от условий обработки и применяемого инструмента. Для особо ответственных деталей зенкерование позволяет достичь 4-5 класса точности.

Точность зенкерования достигается благодаря высокой жесткости инструмента, наличию направляющих элементов калибрующей части и относительно небольшим усилиям резания. Отсутствие глубоких стружечных канавок и увеличенная перемычка между режущими кромками минимизируют деформации зенкера под нагрузкой. Равномерное распределение припуска между несколькими режущими кромками обеспечивает стабильность процесса.

Последовательность операций при обработке отверстий

Технологическая цепочка обработки

Полный цикл обработки точных отверстий включает последовательное выполнение нескольких операций с постепенным повышением точности. Первым этапом выполняется сверление отверстия диаметром на 2-6 миллиметров меньше окончательного размера. При этом оставляется припуск под последующую обработку зенкером. Для глухих отверстий предусматривается дополнительная глубина для выхода зенкера.

После сверления деталь без снятия с установки обрабатывается зенкером первого номера, который снимает основную часть припуска и доводит отверстие до размера с учетом припуска под развертывание от 0,15 до 0,3 миллиметра. Затем применяется зенкер второго номера для окончательного зенкерования или сразу переходят к развертыванию, если требуется получить отверстие высокой точности.

Процесс выполнения зенкерования

Технологический процесс зенкерования начинается с правильной установки и закрепления зенкера в патроне станка за хвостовик. Обрабатываемая деталь надежно фиксируется на столе станка строго напротив оси вращения инструмента. Перед началом работы проверяется совпадение оси зенкера с осью отверстия и устанавливаются расчетные обороты вращения шпинделя согласно типу инструмента и материалу заготовки.

При включении станка зенкер плавно подается в отверстие с установленной скоростью подачи. В процессе обработки непрерывно подается смазочно-охлаждающая жидкость для снижения температуры резания и улучшения качества поверхности. При обработке глухих отверстий зенкер не доводят до дна на 1-2 миллиметра для предотвращения поломки инструмента. После завершения прохода зенкер выводится из отверстия, и проверяются размеры обработанного отверстия.

Применение зенкерования в промышленности

Зенкерование широко применяется в машиностроении для обработки корпусных деталей, станин, кронштейнов, где требуется высокая точность посадочных отверстий под подшипники, валы и оси. В авиационной промышленности процесс используется при изготовлении деталей планера и двигателей, где к точности предъявляются особо высокие требования. Автомобилестроение применяет зенкерование для обработки блоков цилиндров, головок блоков, корпусов коробок передач.

В энергетическом машиностроении зенкерование необходимо для подготовки отверстий в корпусах турбин, компрессоров, насосов под установку уплотнений и подшипниковых узлов. Приборостроение использует этот процесс для получения точных отверстий в корпусах приборов, платах, кронштейнах измерительных устройств. Инструментальное производство применяет зенкерование при изготовлении штампов, пресс-форм, кондукторов и другой технологической оснастки.

Оборудование для зенкерования

Основным оборудованием для выполнения зенкерования являются вертикально-сверлильные и радиально-сверлильные станки различных типоразмеров. Эти станки обеспечивают необходимую мощность привода, жесткость конструкции и точность позиционирования инструмента. Для обработки крупногабаритных деталей применяются расточные станки, на которых зенкерование совмещается с другими операциями.

Токарные станки используются для зенкерования отверстий во вращающихся деталях, при этом зенкер устанавливается в пиноли задней бабки. Многоцелевые обрабатывающие центры с числовым программным управлением позволяют выполнять полный цикл обработки отверстий включая сверление, зенкерование и развертывание за одну установку детали с автоматической сменой инструмента.