Растачивание в механической обработке

Растачивание — это процесс механической обработки внутренних поверхностей отверстий, который выполняется с использованием расточных резцов. Главной целью является получение точного диаметра. Чаще всего данный процесс осуществляется на токарных станках, агрегатных станках и расточных станках. Одной из самых сложных операций в металлообработке растачивание считается из-за необходимости высокой точности и правильной геометрии отверстий. Процесс может охватывать отверстия диаметром от нескольких миллиметров до нескольких метров. Он часто включает в себя выемки, фаски и канавки, что добавляет вариативности в технологические задачи.

Обсуждаемая тема — это подробный обзор процесса растачивания, включающий основные аспекты, такие как метод выполнения, используемые инструменты и технологические особенности.

Что представляет собой растачивание?

Растачивание, в отличие от развертывания, применяется для увеличения размеров уже существующих отверстий. Основная задача — достичь необходимой чистоты поверхности и точности размеров. Развертывание же направлено на улучшение допусков и качества поверхности уже созданного отверстия.

Как правило, растачивание выполняется на токарных станках, но может быть выполнено и на фрезерных станках с ЧПУ, где используются специальные расточные головки. Применение расточных резцов с режущими пластинами делает процесс более точным и эффективным.

Несмотря на кажущуюся схожесть с токарной обработкой, растачивание имеет свои уникальные особенности. Различия заключаются в технике обработки, инструментах и типах материалов, которые обрабатываются.

Применение растачивания

Растачивание широко используется в различных отраслях, таких как автомобилестроение, энергетика и машиностроение, где точность отверстий играет ключевую роль. Этот метод позволяет создавать отверстия в деталях, таких как муфты, цилиндры двигателей и компоненты машин. Помимо металлообработки, метод растачивания активно применяется в деревообработке и при бурении туннелей в строительных проектах.

Основные преимущества растачивания заключаются в улучшении качества поверхности и повышении точности размеров отверстий. Метод позволяет выполнять модификации отверстий, такие как выпрямление, создание потайных головок, и является относительно простым для освоения. При этом долговечность станков и режущих инструментов делает этот процесс высокоэффективным и рентабельным.

Типы расточных станков

Часто для выполнения расточных операций применяются фрезерные станки, обрабатывающие центры и токарные станки. Они обладают возможностью выполнения растачивания на различных заготовках и материалах.

Станки для растачивания подразделяются на несколько типов в зависимости от их конфигурации и предназначения.

Горизонтально-сверлильный станок напольного типа

Горизонтальные сверлильные станки напольного типа идеально подходят для обработки крупных и длинных заготовок благодаря своим габаритам. Они могут обрабатывать детали высотой до 3657,6 мм и длиной до 6096 мм, что делает их незаменимыми для сложных и масштабных проектов.

Стол, на котором закрепляется заготовка, зачастую устанавливается на полу, но может быть закреплен и на платформе станка, что улучшает устойчивость конструкции.

Часто используются оправки диаметром от 6 до 10 дюймов, что позволяет эффективно справляться с крупными заготовками и выполнять точные операции.

Линейно-расточные станки можно рассматривать как один из вариантов напольных станков, специально предназначенных для растачивания и подобных операций.

Горизонтально-расточные станки настольного типа

Настольные горизонтально-расточные станки используются для обработки средних и крупных заготовок. Они оснащены одноточечным режущим инструментом, что позволяет эффективно выполнять операции с заготовками различной формы.

Благодаря жесткой конструкции, такие станки способны обрабатывать тяжелые детали с большой силой резания, что гарантирует высокую точность работы. Дополнительную стабильность обеспечивают ребристые столы и надёжные зажимы для фиксации заготовок.

Скорость вращения шпинделя может достигать 1500 оборотов в минуту, что позволяет обрабатывать заготовки с высокой скоростью и точностью.

Вертикально-сверлильный станок

Вертикальные сверлильные станки предназначены для обработки заготовок, где требуется вертикальное перемещение шпинделя внутри детали. Этот тип оборудования идеально подходит для обработки тяжелых заготовок, особенно при создании отверстий диаметром до 24 дюймов.

Координатно-расточные станки, которые относятся к вертикально-сверлильным, отличаются высокой точностью благодаря применению точных подшипников. Станки с ЧПУ набирают популярность благодаря возможности автоматизации процессов и повышению производительности.

Фрезерные станки с ЧПУ (VBM) продолжают активно использоваться как разновидность вертикально-сверлильных станков, которые также способны выполнять фрезерные операции. Они бывают в разных размерах и конфигурациях, что позволяет использовать их для широкого спектра задач. Благодаря своей универсальности и возможности программной настройки, эти станки становятся все более востребованными.

Прецизионный сверлильный станок

Эти станки отличаются компактностью, что делает их идеальными для работы с мелкими заготовками. В частности, они востребованы при производстве миниатюрных деталей, где необходимы высокая точность и качество обработки поверхности. Например, часовые механизмы.

Кроме того, прецизионные станки часто применяются в часовом производстве, где точность имеет первостепенное значение. Токарные станки, такие как Haas ST-30, также могут эффективно использоваться для точного растачивания отверстий в материалах с высокой твердостью, например, стали или титане.

Инструменты для растачивания при механической обработке

Оправки для растачивания производятся из различных материалов. Среди них быстрорежущая сталь, твердый сплав и армированная карбидом сталь. При растачивании на токарных станках оправка может устанавливаться как на инструментальную стойку, так и на заднюю бабку. Тип установки зависит от типа и размера отверстия.

Оправки из быстрорежущей стали обычно стоят дешевле, но их ограничение заключается в невозможности обработки твердых материалов, таких как нержавеющая сталь или титан. Тем не менее, благодаря низкой стоимости, они становятся популярным выбором для небольших проектов.

Твердосплавные оправки более гибки и идеально подходят для работы с длинными отверстиями и твердыми материалами. В то же время стальные оправки с карбидными вставками способны выдерживать большие нагрузки. Именно это делает их идеальными для масштабных операций с высокой скоростью съема материала.

Для повышения эффективности и долговечности инструмента на оправки часто наносятся твердосплавные или алмазные пластины. Важно отметить, что для оптимальной работы оборудования требуется качественная система охлаждения. Она поможет избежать перегрева и улучшить удаление стружки.

Сплошная расточная оправка

Оправки данного типа обычно изготовлены из твердого сплава. Это делает их прочными и подходящими для легкого растачивания заготовок из твердых металлов.

Демпфирующие стержни

Демпфирующие оправки разработаны для снижения вибраций при растачивании. Использование таких оправок позволяет растачивать длинные отверстия в твердых металлах без риска повреждения инструмента или заготовки.

Расточные головы

Данные элементы состоят из оправок, которые монтируются на удлинитель сверла или шпиндель. Благодаря этому сверлильные или фрезерные станки могут также выполнять расточные операции.

Оптимальные параметры для расточки

Для достижения наилучших результатов при растачивании необходимо учитывать несколько важных параметров. Прежде всего, это правильная настройка скорости резания, которая отвечает за скорость взаимодействия инструмента с материалом. Умеренная скорость предотвращает перегрев и излишнюю вибрацию. Это способствует улучшению качества обработки и продлению срока службы инструмента.

Также важно учитывать подачу, которая измеряется в мм/оборот. Более высокая подача может ускорить процесс, но она также увеличивает вероятность возникновения вибраций. В свою очередь это негативно сказывается на точности обработки. С другой стороны, слишком низкая подача может замедлить процесс, снижая общую эффективность.

Скорость съема материала показывает количество удаленного материала за единицу времени. Именно она играет ключевую роль в повышении производительности. Однако чрезмерная скорость может вызвать перегрузку инструмента и повреждение заготовки. Исходя из этого рекомендуется придерживаться среднего уровня для обеспечения стабильности процесса.

Еще один важный параметр — глубина резания. Глубина резания определяет, насколько глубоко инструмент проникает в материал за один проход. Слишком большая глубина может перегрузить инструмент и снизить качество поверхности. Тогда как небольшая глубина способствует высокой точности и улучшенной отделке.

Наконец, угол подачи при растачивании играет важную роль в обработке конических отверстий. Постепенное увеличение угла помогает избежать перегрузки инструмента и обеспечивает равномерное расширение отверстия. Оптимальный крутящий момент и мощность вращения инструмента также влияют на итоговое качество обработки. Благодаря этому показателю поддерживается стабильный процесс резания.

Сверление, развертывание и растачивание (обработка)

Параметры	Растачивание	Развёртывание	Сверление
Скорость съема материала (MRR)	Умеренная	Минимальная	Высокая
Применение	Расширение существующего отверстия	Улучшение чистоты поверхности отверстия	Создание нового отверстия
Последовательность выполнения	После сверления	После растачивания	Первый этап обработки
Режущий инструмент	Расточная оправка	Развертка	Сверло
Режущие кромки	Одноточечный инструмент	Многоточечный инструмент	Многоточечный инструмент
Скорость	Средняя	Высокая	Низкая
Время обработки	Быстрое	Более быстрое	Медленное
Чистота поверхности	Средняя	Высокая	Низкая

Разные методы металлообработки имеют свои особенности, определяющие их последовательность выполнения и конечный результат. Например, сверление является первым этапом обработки, где создается новое отверстие, в то время как растачивание направлено на расширение уже существующего отверстия. Развёртывание, напротив, улучшает качество поверхности и убирает неровности, но не изменяет значительно размер отверстия.

После сверления обычно следует растачивание, чтобы довести отверстие до нужных размеров, а завершает процесс развертывание, которое обеспечивает окончательную чистоту поверхности. Время обработки каждого процесса различается: развертывание выполняется быстрее всего, затем идет растачивание, и сверление требует наибольших временных затрат.

Режущие инструменты также имеют свои особенности. Сверла и развертки обычно имеют многоточечные режущие кромки, тогда как расточные оправки используют одноточечные инструменты. Это также влияет на время обработки и качество получаемой поверхности.

Кроме того, токарные и фрезерные станки могут выполнять все три процесса — сверление, растачивание и развертывание. Сверлильные станки же обычно используются только для сверления и развертывания, что ограничивает их применение в некоторых задачах металлообработки.

Последние мысли

Растачивание является оптимальным решением в тех случаях, когда требуется высокая точность и чистота поверхности внутри отверстия. Оно применяется для достижения заданных размеров и улучшения качества отделки в металлообработке.

1. Точность размеров: Если требуется высокая точность, растачивание позволяет достичь более строгих размерных допусков по сравнению со сверлением.
2. Качество поверхности: Для получения гладкой поверхности и устранения дефектов, таких как заусенцы, растачивание является предпочтительным методом.

Оптимальные материалы для растачивания

1. Материалы с высокой прочностью: В тех случаях, когда требуется обработка прочных и твердых материалов, таких как титан или нержавеющая сталь, растачивание становится эффективным методом. Оно обеспечивает контролируемое снятие материала и позволяет добиться высокой точности обработки.
2. Увеличение размеров отверстия: Когда необходимо расширить диаметр уже существующего отверстия, растачивание становится лучшим выбором, особенно при необходимости соблюдения высоких требований к точности и чистоте поверхности.
3. Операции с высокой точностью: В приложениях, где точность и повторяемость имеют первостепенное значение, как, например, в производстве прецизионных деталей или инструментов, растачивание оказывается наиболее подходящим методом.

Таким образом, растачивание рекомендуется использовать в ситуациях, когда критичны точность обработки и высокое качество поверхности, особенно при работе с твердыми и прочными материалами.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Можно ли использовать расточную оправку для сверления отверстий?

Обычно расточная оправка не предназначена для сверления отверстий в заготовках. Это два разных процесса, каждый из которых требует специальных инструментов и методов. Растачивание предназначено для уточнения размеров и улучшения качества уже существующих отверстий.

Расточные оправки применяются для расширения отверстий и обеспечивают точность размеров и высокое качество поверхности. В то время как сверление осуществляется с помощью сверл, которые созданы для первоначального образования отверстий, удаляя материал из заготовки.

Таким образом, использование расточного инструмента для сверления новых отверстий не рекомендуется, поскольку это может привести к снижению качества обработки и повреждению оборудования.

Какие машины могут выполнять сверление, растачивание и развертывание?

Современные токарно-фрезерные станки с ЧПУ могут выполнять сразу несколько операций, включая сверление, растачивание и развертывание. Эти универсальные машины способны обрабатывать металлические заготовки с высокой точностью и продуктивностью.

Токарно-фрезерные станки с ЧПУ обычно оснащены множеством инструментов, что позволяет выполнять весь комплекс металлообрабатывающих операций, включая сверление отверстий различного диаметра, их точную доработку посредством растачивания и финальную отделку при помощи развертывания.

Такие машины обеспечивают универсальность и гибкость в обработке деталей, что делает их незаменимыми в условиях массового производства, где требуется высокая точность и производительность.