Зенкеры и зенковки, применение и отличия

• Главная
• Информация
• Статьи
• Зенкеры и зенковки, применение и отличия

Назад к списку

Для обработки отверстий применяется несколько видов инструментов, в том числе зенкеры, зенковки, цековки. Практика их применения часто сопровождается путаницей в названиях. Например, в тендерной документации встречаются заказы на «конические зенкеры», при этом указывается ГОСТ 14953-80, описывающий конические зенковки. Эти инструменты схожи по конструкции, в применении также есть много общего, поэтому неудивительно, что даже в технической литературе много примеров «вольного» обращения с терминологией.

Официальный источник по терминам ГОСТ 25751-83 «Инструменты режущие. Термины и определения», к сожалению, не дает ответа на вопросы: чем отличается зенкер от зенковки, зенкерование от зенкования и цекования. С этой целью рассмотрим конструкцию и применение каждого из указанных инструментов.

Зенкеры

Определение

В соответствии с ГОСТ 25751-83 «Инструменты режущие, термины и определения» зенкер определяется как «осевой режущий инструмент для повышения точности формы отверстия и увеличения его диаметра». Сразу отметим, что данный вид инструмента не предназначен непосредственно для сверления отверстий. Также отметим, что в определении зенкера ничего не говорится об изменении формы отверстия. Это важная деталь, и она будет полезна в дальнейшем.

Конструкция зенкера

Для описания конструкции зенкеров удобно разделить их два класса – зенкеры с хвостовиками и насадные зенкеры. Зенкеры с цилиндрическими и коническими хвостовиками Конструкция таких зенкеров во многом схожа с конструкцией спирального сверла (рис.1).

Рис.1 Зенкер цельный с коническим хвостовиком: а) для сквозных отверстий, в) для глухих отверстий, с) с твердосплавными пластинами

Инструмент так же состоит из рабочей части, соединительной части (шейки) и хвостовой части (хвостовика). Отличие от сверла заключается в форме и количестве режущих кромок на рабочей части. В частности, по ГОСТ 12489-77 у зенкеров по три лезвия на торцевой и цилиндрической поверхности.

Зенкер с цилиндрическим или коническим хвостовиком может быть цельным ГОСТ 12489-77 (вся рабочая часть из быстрорежущей стали), или с твердосплавными вставками (ГОСТ 3231-71). Кроме того, каждый из типов выпускается в двух вариантах: для глухих и сквозных отверстий (рис.1, в)). У зенкеров для сквозных отверстий угол главного лезвия φ имеет значения 45 или 60 градусов, у зенкеров с твердосплавными пластинами φ=600, у всех типов зенкеров для глухих отверстий φ=900.

Насадные зенкеры

Зенкеры насадные не имеют хвостовой части. Вместо хвостовика для крепления на оборудовании в них предусмотрен внутренний конус для оправки (рис2). Также конструкция этого типа отличается большим количеством лезвий. В цельных насадных зенкерах по ГОСТ 12489-77 предусмотрено четыре зуба и соответственно четыре спиральных канавки. Дальнейшее разбиение насадных зенкеров на типы идентично классу с хвостовиками.

Рис.2 Зенкер насадной: а) цельный, в) с твердосплавными пластинами

Применение зенкеров

Зенкер применяется в технологических операциях зенкерования, направленных на повышение качества отверстий – улучшение чистоты поверхности, получение более точной цилиндрической формы. Соответственно, у зенкера главная часть – это цилиндрический участок рабочей части. С помощью зенкерования отверстия доводят до 4 – 5 класса точности с квалитетом Н11 и чистотой поверхности, соответствующей 5-6 классу. Необходимый результат достигается за счет более высокой жесткости инструмента, а также за счет большего количества лезвий по сравнению со сверлом.

Подчеркнем, что во всех перечисленных ГОСТах описываются зенкеры с рабочей частью исключительно цилиндрической формы. В описаниях конструкций стандартных зенкеров нет формулировок «конический зенкер» и отсутствуют чертежи зенкеров с конической рабочей частью. Т.е. результат применения стандартного зенкера – цилиндрическое отверстие постоянного диаметра.

Назначение зенкерования и применяемое оборудование

Зенкерование позволяет улучшить качество поверхности полученной при сверлении до 9-11 квалитета точности и шероховатости Rz 2,5 мкм. При этом устраняются все дефекты возникающие при литье, штамповке и сверлении отверстия, увеличивается чистота поверхности, её точность, повышается соосность. Преимуществом зенкера над обычным сверлом является более высокая жесткость благодаря режущим зубьям, что обеспечивает высокую точность направления движения инструмента.

Основное назначение зенкера:

• Повышение точности и повышение качества обработки поверхности отверстий перед нарезкой резьбы или развертыванием.
• Калибровка предварительно просверленных отверстий для шпилек, болтов и других видов крепежных изделий.

Зенкерование является машинной операцией и выполняется на:

• сверлильных станках всех видов;
• токарных станках;
• расточных станках;
• агрегатных станках, в качестве операции в автоматической линии;
• горизонтальных и вертикальных фрезерных станках.

Зенковки

В ГОСТ 25751-83 «Инструменты режущие. Термины и определения» зенковки определяются как «осевой режущий инструмент для повышения точности формы отверстия и увеличения его диаметра». Как видим, определение ничем не отличается от определения зенкера, что указывает на его неполноту. Определение не дает информации об отличии зенковок от других инструментов, поэтому переходим к краткому описание операции зенкования, чтобы подчеркнуть разницу между зенкерованием и зенкованием.

Технологическая операция зенкования

Зенкование наряду со сверлением, зенкерованием, разверткой входит в список технологических операций по обработке отверстий. Каждая из перечисленных операций имеет свой смысл и определенное назначение. Сверление необходимо для получения отверстий и черновой обработки, зенкерование – получистовая обработка и увеличение диаметра, развертка – чистовая обработка. Во всех случаях акцент сделан на обработке цилиндрической поверхности.

Указанные операции и соответствующие инструменты применяются для обработки как сквозных, так и глухих отверстий. Причем, в случае глухих отверстий сверла и зенкеры не предназначены для обработки торца углубления. Кроме того, сверла и зенкеры не предназначены для изменения цилиндрической формы отверстия в коническую.

Вместе с тем в промышленности существует обширный класс задач, где необходимо качественно снять фаску с входного участка отверстия, получить точное цилиндрическое углубление под болты, шайбы, пружины, прокладки и пр. с одновременной подрезкой торца. Также требуется получение стандартных конических углублений для центровых отверстий, для формирования опорных поверхностей под детали крепежа, обработки конических поверхностей седел клапанов и т.д. Для решения таких задач применяется операция зенковки и разработан специальный инструмент – зенковка.

Конструкция зенковки

Зенковки относятся к осевым, многолезвийным режущим инструментам. В технической литературе описывается два зенковок: конические и цилиндрические (цековки). Стандарты четко разделены. Есть стандарт для конических зенковок – ГОСТ 14953-80, и есть стандарт для цилиндрических — ГОСТ 25751-73. Причем стандарте для обозначения цилиндрических зенковок используется только одно название – цековки.

Конические зенковки

Название инструмента обусловлено формой рабочей части. Конические зенковки применяются для снятия фасок, обработки конических опорных поверхностей, получения центровых отверстий. Инструмент широко применяется, номенклатура стандартизирована. Типы и основные размеры инструментов данного вида описываются в ГОСТ 14953-80 «Зенковки конические. Технические условия». В соответствии с этим нормативом выпускается 4 типа центровочных зенковок и 7 типов для обработки конических опорных поверхностей, всего 11 типов. Классификация в соответствии с назначением приведена в таблице 1, на рис.3 показана коническая центровочная зенковка 2-го типа и зенковка для конических углублений (отверстий) 5,6,7-го типа.

Рис.3. Конические зенковки: а) центровочная 2-го типа, б) для конических опорных поверхностей.

Таблица 1. Типы зенковок

Центровочными зенковками обрабатываются предварительно засверленные1 отверстия диаметром до 8 мм включительно. Конические опорные поверхности создаются на базе отверстий диаметром 1,6 – 25,0 мм. Передний угол стандартных зенковок для обработки конических опорных поверхностей всегда равен нулю, т.е. зубья расположены радиально.

Цилиндрические зенковки

Более правильное название данного вида – цековка. Цилиндрическая зенковка – это «осевой многолезвийный инструмент для обработки цилиндрического и (или) торцового участка отверстия заготовки» (по ГОСТ 25751-73). Инструмент применяется для обработки цилиндрических углублений под шестигранные головки болтов и винтов, шестигранные гайки с шайбами и без шайб, под цилиндрические и полукруглые головки винтов со шлицем и под цилиндрические головки винтов с углублением под ключ «шестигранник».

В конструкции цековок всех типов предусмотрена направляющая цапфа (рис. 4). Элемент необходим для устранения радиальных биений в момент зарезки, приводящих к искажению формы отверстия и выкрашиванию режущих кромок. Направляющая цапфа может быть постоянной и сменной. Более предпочтителен инструмент со сменной цапфой, позволяющий замену элемента по мере износа.

Рис.4. Цековки (цилиндрическая зенковка): а) со сменной цапфой, б) с постоянной цапфой

Особенностью конструкции является обратная конусность – диаметр D равномерно уменьшается по направлению к хвостовику. У инструмента из быстрорежущей стали уменьшение идет по всей длине рабочей части со значением 0,08-0,16 мм на 100 мм длины, у инструмента с твердосплавными вставками диаметр снижается по длине пластины 0,05-0,10 мм. Стандартные цековки по ГОСТ 26258-87 имеют четыре зуба на главной режущей поверхности (торце) и выпускаются четырех типов в зависимости от вида цапфы и способа установки в оборудование.

Таблица 2. Типы

Все типы цилиндрических зенковок, представленные в табл.2, выпускаются в двух исполнениях: исполнение 1 – цельные и исполнение 2 – с впаянными твердосплавными пластинами.

Классификация зенкеров и их назначение

Зенкер был разработан для машиностроения и применяется в основном в операциях металлообработки. Бывают разные виды зенкеров – все они используются в определенных технологических процессах. Классификация инструмента идет в первую очередь по двум основным группам:

1. К первой группе относятся элементы разных видов и конструкций, основным назначением которых является промежуточный этап обработки, за ним следуют припуск и развертывание.
2. Во вторую группу входят инструменты, предназначенные для финишной обработки отверстий в металле с точностью, что соответствует 4 и 5 классу (Н11 – квалитет).

Имеются отличия по конструкции. В этой категории бывают следующие виды инструмента:

1. Цельнометаллический элемент, где режущая рабочая часть и хвостовик выполнены на одном металлическом стержне.
2. Сборный элемент – зенкер насадной, который надевается на стержень направляющей. В качестве направляющей может быть продолжение хвостовика или специальное сверло. Суть в том, что можно объединить разные по диаметру элементы на одном инструменте, если отверстие сложное и имеет несколько диаметров.
3. Зенкер сварной.
4. Инструмент, в котором имеются твердосплавные режущие пластины.

Также есть отличия по форме рабочей зоны. Это такие виды инструмента:

1. Элементы с рабочей областью в форме цилиндра. Их основное назначение – расширять отверстия методом зенкерования.
2. Элементы с цилиндрической рабочей областью, где имеется направляющая цапфа. Эта конструкция используется для обработки отверстий под крепежные метизы.
3. Зенкеры конической формы необходимы, если нужно образовать коническое углубление в начале отверстия.
4. Элементы с рабочей областью на торце инструмента позволяют проводить зачистку торцевых плоскостей приливов, бобышек.

Особенности конических зенкеров

Зенкер конический применяют для операций зенковки металла. Этот технологический процесс предполагает снятие фаски в отверстии или получение конического углубления в металле. Самый распространенный и доступный для использования элемент конической формы – это инструмент типа ВК8. Его диаметр бывает разным в пределах 15–75 мм. Целевое назначение – создание конических поверхностей в начале отверстий с высоким классом точности. При этом заглубление получается незначительным, а угол обработки – средним.
Зенкер конического вида имеет хвостовик, тело (основание) и лезвия. Острые кромки, которые отвечают за рез в таком инструменте, бывают в количестве 6–12 единиц. Эти кромки имеют форму прямого типа, основание же внешней части выполнено плоским. Угол рабочей части (выраженный в градусах) в зависимости от стандарта может быть 120, 90, 75 и 60 единиц. Чтобы во время обработки отверстий соблюсти соосность, некоторые конусные элементы снабжены направляющей цапфой. По глубине обработки конусные зенкеры делятся на:

• резцы зенкования на небольшую глубину – основание у них цилиндрическое и продолговатое;
• резцы зенкования на небольшую глубину и зенкования материалов листовой стали – основание у них коническое с узкой цилиндрической юбкой;
• резцы для зенкования на большую глубину – основание узкое, цилиндрическое, с небольшим углом к хвостовику.

Получение необходимого углубления в отверстии коническим зенкером предполагает, что во время сверления нужно обеспечить припуск 2–3 мм. Сам процесс обработки осуществляется посредством применения станка для токарных работ, в патрон которого он крепится. Деталь выставляют отверстием напротив резца в строгом соблюдении осей. Рабочая часть инструмента подается к заготовке в ручном режиме.

При работе зенкером в область обработки необходимо подавать материалы, служащие для охлаждения и смазки. В такой процедуре не нуждаются только элементы с твердосплавными напайками!