Растачивание в механической обработке

Растачивание отверстий

Раста́чивание — процесс механической обработки внутренних поверхностей отверстия расточными резцами в заданный размер. В основном осуществляется на токарныхагрегатныхрасточных и других группах металлорежущих станков. Растачивание является одной из самых сложных операций в металлообработке. Диаметр обрабатываемого отверстия может составлять от нескольких миллиметров (Токарно-винторезный станок) до нескольких метров (Токарно-карусельный станок). Также растачивание предусматривает всевозможные технологические выемки, фаски, канавки, заточку под разными углами и прочее.

В этой статье обсуждается процесс растачивания, рассматривая его различные аспекты, такие как его процесс, приипенение, преимущества и инструменты, используемые для этого процесса.

Что растачивание в обработке?

Растачивание отверстий
Растачивание отверстий

Растачивание — это процесс расширения уже существующего отверстия для достижения нужных размеров и поверхностной чистоты. Оно отличается от развертывания тем, что применяется для расширения, в то время как развертывание применяется для улучшения допуска и чистоты поверхности отверстия.

Процесс растачивания обычно осуществляется на токарных станках с помощью специального режущего инструмента, известного как расточной резец, с подходящей режущей пластиной. Тем не менее, его также можно проводить на вертикальных обрабатывающих центрах, таких как фрезерные станки с ЧПУ, используя расточные головки в качестве режущего инструмента.

Хотя растачивание можно выполнять на токарных станках, существуют различные факторы, которые делают его отличным от токарной обработки. Эти факторы включают в себя различные техники обработки, используемые инструменты и характеристики обрабатываемого материала.

Применение растачивания

растачивание большого отверстия в заготовке
Растачивание большого отверстия в заготовке

Растачивание — это одна из наиболее распространенных операций механической обработки, применяемая в различных отраслях промышленности для создания точных отверстий в деталях, таких как муфты, цилиндры двигателей и других компонентах. Оно также используется в деревообработке для создания полых кривизн и в инфраструктурных проектах, таких как бурение туннелей.

Преимущества растачивания включают улучшение качества поверхности и точности размеров отверстий, возможность модифицировать отверстия (выпрямление, сужение, создание отверстий с потайной головкой), простоту в понимании и выполнении операции, а также долговечность расточных станков и инструментов.

Типы расточных станков

Фрезерные станки, обрабатывающие центры или токарные станки широко используются для выполнения расточных операций.

Существуют различные типы расточных станков, различающиеся по конфигурации.

Горизонтально-сверлильный станок напольного типа

Горизонтально-сверлильный станок напольного типа
Сверлильный станок

Напольные станки часто применяются для обработки длинных заготовок, так как они обладают достаточными размерами для размещения больших деталей. Эти станки могут вмещать заготовки с высотой до 3657,6 мм и длиной до 6096 мм.

Стол обычно устанавливается на полу, хотя также может быть закреплен на платформе станка с боковыми направляющими для обеспечения стабильности.

Сверлильные станки напольного типа обычно используют расточные оправки с диаметром от 6 дюймов (152,4 мм) до 10 дюймов (254 мм), которые аналогичны оправкам, используемым на станках настольного типа с точки зрения геометрии.

Линейно-расточные станки могут быть рассмотрены как разновидность напольных станков, предназначенных для выполнения растачивания и других операций обработки.

Горизонтально-расточные станки настольного типа 

Горизонтально-расточные станки настольного типа 
Горизонтально-расточные станки настольного типа 

Станки настольного типа широко применяются для растачивания средних и крупных заготовок призматической формы. Они оснащены одноточечным режущим инструментом диаметром от 3 дюймов (76,2 мм) до 6 дюймов (152,4 мм), который устанавливается на шпинделе параллельно рабочему столу.

Эти станки имеют жесткую конфигурацию, что позволяет им обрабатывать тяжелые заготовки и создавать значительные силы резания. Зажимы или болты крепят и удерживают заготовку, в то время как ребристая конструкция стола обеспечивает надежную поддержку.

Скорость вращения расточной оправки обычно варьируется от 15 до 1500 оборотов в минуту, а скорость подачи поддерживается в диапазоне от 0,1 до 40 дюймов в минуту.

Вертикально-сверлильный станок

Вертикально-сверлильный станок
Сверлильный станок для вертикального сверления

Вертикально-сверлильный станок представляет собой машину, включающую горизонтальный стол с расточной оправкой, присоединенной к шпинделю, который перемещается вертикально внутри заготовки. Этот тип станка позволяет обрабатывать тяжелые заготовки и создавать отверстия диаметром до 24 дюймов (609,6 мм).

Координатно-расточные станки, в свою очередь, являются подтипом вертикально-сверлильных станков настольного типа, которые обладают высокой точностью из-за использования высокоточных подшипников. Эти станки могут иметь различные размеры и спецификации, и варианты с числовым программным управлением (ЧПУ) становятся все более популярными благодаря своей универсальности и возможности автоматизации процессов.

Фрезерные станки с ЧПУ (VBM) также широко используются и представляют собой разновидность вертикально-сверлильных станков с возможностью фрезерования. Они доступны в разных размерах и конфигурациях, предназначены для различных видов обработки и становятся все более популярными благодаря своей гибкости и возможности программной настройки.

Прецизионный сверлильный станок

Прецизионный токарный станок для точного растачивания
Прецизионный токарный станок для точного растачивания

Эти станки отличаются небольшими размерами и, следовательно, идеально подходят для обработки мелких заготовок.

Прецизионные сверлильные станки применяются для изготовления мельчайших компонентов, таких как часовые детали, где требуется высокое качество поверхности и максимальная точность.

Токарный станок, используемый в часовом производстве, является примером точной расточной машины.

Кроме того, мощные токарные станки с ЧПУ, такие как Haas ST-30, также могут использоваться для растачивания точных отверстий в твердых металлах, таких как сталь, титан и т. д.

Инструменты, используемые для расточной операции при механической обработке

Расточные оправки обычно изготавливаются из быстрорежущей стали, твердого сплава и стали, армированной карбидом.

При использовании токарного станка для растачивания расточная оправка может быть установлена либо на стойку инструмента, либо на заднюю бабку, в зависимости от размера и симметрии требуемого отверстия.

Расточные оправки из быстрорежущей стали обычно дешевле, но их нельзя использовать для обработки твердых металлов, таких как нержавеющая сталь и титан. Однако их низкая цена делает их привлекательными для небольших DIY-проектов.

Твердосплавные оправки обладают большей эластичностью и хорошо подходят для растачивания более длинных отверстий, а также для обработки прочных материалов.

Оправки из стали, армированной карбидом, обеспечивают высокую эластичность и могут выдерживать большие силы резания, что делает их идеальными для крупномасштабных операций, где необходима высокая скорость съема материала.

Для увеличения срока службы и эффективности обработки на расточные оправки могут быть нанесены алмазные или твердосплавные пластины.

Кроме того, для эффективного удаления стружки и отвода тепла необходима правильная система охлаждения.

Сплошная расточная оправка

Сплошная расточная оправка

Эти расточные оправки обычно состоят из твердого сплава, благодаря чему они очень прочны и идеально подходят для легкого растачивания заготовок из твердого металла. 

Демпфирующие стержни

Демпфирующая расточная оправка
Демпфирующая расточная оправка

Это специализированные расточные оправки с системой демпфирования для снижения нежелательных вибраций и вибрации.

С помощью этих расточных оправок можно просверливать более длинные отверстия в заготовках из более твердого металла без повреждения инструмента или заготовки.

Расточные головы

Расточные головы
Расточные головы

Расточные головки состоят из расточных оправок, прикрепленных к удлинителю сверла или шпинделю сверла.

При такой конфигурации сверлильный станок или фрезерный станок также могут выполнять расточные операции.

Оптимальные параметры для расточки

Оптимальная работа расточного процесса требует тщательной настройки нескольких его параметров.

Например, скорость резания определяет линейную скорость, с которой режущий инструмент взаимодействует с материалом. Рекомендуется выбирать умеренную скорость, чтобы избежать повреждений инструмента и излишней вибрации, которая может негативно сказаться на качестве обработки.

Подача, измеряемая в мм/оборот, также играет важную роль. Высокая подача обычно ускоряет процесс, но может вызвать дополнительную вибрацию, что в свою очередь приведет к износу инструмента. В то же время слишком низкая подача может увеличить время обработки, снизив эффективность процесса.

Скорость съема материала определяет количество материала, удаляемого за единицу времени. Высокая скорость съема материала экономит время, но при слишком высокой скорости возникает риск повреждения инструмента. Поэтому рекомендуется поддерживать умеренную скорость съема материала для достижения качественной обработки.

Глубина резания, расстояние между поверхностью резания и исходной поверхностью заготовки, также играет ключевую роль. Предпочтительно поддерживать небольшую глубину резания, чтобы снизить нагрузку на инструмент и получить высокое качество поверхности.

Важно также учитывать входной угол, особенно при работе с коническими отверстиями. Постепенное увеличение угла при каждом проходе растачивания позволяет получить желаемый результат без повреждения инструмента.

И, наконец, требования к мощности и крутящему моменту зависят от скорости вращения режущего инструмента. Умеренный крутящий момент улучшает качество обработки, избегая излишнего нагрева инструмента и заготовки.

Сверление, развертывание и растачивание (обработка)

ПараметрыРастачиваниеРазвёртываниеСверление
Скорость съема материала (MRR)УмереннаяМинимальнаяВысокая
ПрименениеУвеличить уже просверленное отверстиеУлучшение чистоты поверхности отверстияСделать отверстие
Последовательность выполненияВыполняется после сверленияВыполняется как отделочный процессНачальный процесс, чтобы сделать отверстие
Режущий инструментРасточная оправка или расточный резецРазверткаСверло
Режущие кромкиОдноточечный режущий инструментМноготочечный режущий инструментМноготочечный режущий инструмент
СкоростьУмереннаяВысокаяМедленная
Время обработкиБыстраяСравнительно быстрееМедленная
Чистота поверхностиСредняяВысокаяНизкая
Сверление, развертывание и растачивание сравнение.

В различных металлообрабатывающих операциях присутствуют уникальные особенности, которые определяют их эффективность, геометрию и последовательность выполнения.

Например, сверление обычно имеет наивысший коэффициент съема материала (MRR), за ним следуют растачивание и развертывание.

В процессе сверления создается отверстие в материале, увеличивая его длину, тогда как растачивание направлено на расширение отверстия по диаметру.

Развертывание, с другой стороны, применяется для доработки отверстия, устраняя заусенцы и неровности, но оно не изменяет его размеры значительно.

Часто после сверления отверстия следует растачивание и развертывание для достижения необходимых размеров и поверхностной чистоты.

Касательно режущих инструментов, сверло и развертка имеют множество режущих кромок, при этом сверло обычно имеет более длинные кромки, чем развертка. Расточные оправки, напротив, используются как одноточечные инструменты с короткими кромками.

Временные затраты и скорость завершения операций различаются в зависимости от их типа. Например, развертывание обычно происходит быстрее из-за более высоких скоростей вращения, за ним следует растачивание, а затем сверление, которое является наиболее трудоемким в процессе.

Касательно оборудования, токарные и фрезерные станки обычно могут выполнять все три операции, в то время как сверлильные станки предназначены в основном для сверления и развертывания.

Наконец, качество отделки разнится в зависимости от проводимой операции. Развёртывание обеспечивает гладкую поверхность, в то время как сверление создает немного шероховатую поверхность, а растачивание дает более точные отверстия с удовлетворительным качеством поверхности.

Последние мысли 

Растачивание обычно предпочтительно в следующих ситуациях:

  1. Точность размеров: Когда требуется высокая точность размеров отверстия. Растачивание позволяет достичь более строгих размерных требований, чем сверление или другие методы.
  2. Чистота поверхности: Если требуется получить очень гладкую поверхность внутри отверстия без заусенцев или других дефектов, растачивание является предпочтительным методом.
  3. Материалы с высокой прочностью: При обработке твердых и прочных материалов, таких как нержавеющая сталь или титан, растачивание обычно эффективнее, так как оно позволяет более контролируемо удалять материал.
  4. Увеличение размеров отверстия: Когда необходимо увеличить диаметр существующего отверстия, растачивание может быть предпочтительным методом, особенно если требуется высокая точность и чистота поверхности.
  5. Операции с высокой точностью: Для приложений, где необходима высокая точность и повторяемость, такие как изготовление инструментов или прецизионных деталей, растачивание может быть лучшим выбором.

В целом, растачивание является предпочтительным методом, когда требуется высокая точность размеров и качество поверхности, особенно при обработке твердых и прочных материалов.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Можно ли использовать расточной резец(оправку) для сверления отверстий в заготовке?

Расточный резец, или расточная оправка, обычно не используется для сверления отверстий в заготовке. Расточка и сверление — это две разные операции механической обработки, каждая из которых имеет свои специализированные инструменты и методы.

Расточные оправки предназначены для расширения или уточнения уже существующих отверстий, а не для их создания с нуля. Они обычно имеют коническую форму или специальную геометрию, которая позволяет им обеспечивать точность размеров и качество поверхности внутри существующего отверстия.

Для сверления отверстий в заготовке обычно используются сверла или сверлильные инструменты. Сверла имеют специальную геометрию режущего элемента, которая позволяет им срезать материал и создавать новые отверстия.

Поэтому использование расточного резца для сверления новых отверстий не рекомендуется и может привести к некачественным результатам и повреждению инструмента.

Какие машины могут выполнять все три процесса сверления, растачивания и развертывания? 

Многие универсальные станки, такие как токарно-фрезерные станки с ЧПУ (числовым программным управлением), могут выполнять все три процесса: сверление, растачивание и развертывание. Эти станки предоставляют широкие возможности для обработки металлических заготовок с высокой точностью и эффективностью.

Токарно-фрезерные станки с ЧПУ обычно оснащены различными инструментами и головками, которые позволяют выполнять различные операции обработки, включая сверление отверстий различных размеров, растачивание для точной обработки отверстий и развертывание для улучшения их размеров и геометрии.

Эти станки обеспечивают высокую гибкость в обработке заготовок различной формы и размеров, что делает их востребованными в производственных условиях, где требуется многофункциональность и высокая производительность.

Вам может также понравиться...

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Срок проверки reCAPTCHA истек. Перезагрузите страницу.