Растачивание отверстий — разновидность металлообработки для обеспечения жестко заданных размеров, вектора и класса чистоты обработки деталей. Данная операция подчас выполняется на токарных станках расточно-сверлящими резцами и применяется на деталях, полученных отливкой, или на кованых заготовках.
Растачивание похоже на высверливание, но отличается от него в худшую сторону по производительности. В лучшую — по имеющимся для обработки диаметрам и точности готового отверстия.
Дотачивание отверстий — способ исправления неправильно просверленных или поврежденных отверстий.
Финишная проточка отверстий позволяет получать точность, соответствующую баллам качества от 8 до10; шероховатость поверхности — от 12,5 до 50 мкм для стальных деталей. Для изделий из цветмета точность составит 6–7 единиц; шероховатость — от 0,32 до 12,5 мкм с резаками повышенной твердости.
Главные критерии относительно диаметра отверстия и точности проточки касаются растачиваемого диаметра, глубины отверстия и тщательности самого процесса.
Различают следующие типы отверстий:
Начальная проточка — снятие лишних слоев. Финишная подгоняет проточку отверстий более тщательно и делает предел градации диаметра более строгим по погрешности согласно запрошенным у потребителя параметрам. В итоге заготовка от исходной ее версии отличается небольшой глубиной резания, которая, как правило, не превышает 0,5 мм.
Выбор типа обработки и применяемого резака определяется следующими характеристиками материала и самой детали:
Подбор оборудования для обработки цилиндрических отверстий следует производить, исходя из:
Интенсивность вращения показывает, возможно ли расточить отверстия повышенного диаметра и доработать заготовки трехкромочным резаком.
Расточные резаки классифицируются по исполнению на инструменты с цельным дизайном и на те, что оснащены сменными твердосплавными элементами. Инструменты для дошлифовки отверстий классифицируются в зависимости от их функционального назначения.
Для растачивания отверстий с глубиной, превышающей три их диаметра, применяются резцы с держаками, поскольку цельные инструменты не обеспечивают необходимой жесткости. В случае обработки отверстий с диаметром свыше 30 мм и большой глубиной используют резцы со сменными твердосплавными головками, предоставляющие два способа крепления резцовых пластин к патрону.
Существуют специальные методы для растачивания сквозных и глухих отверстий. В первом случае резец крепится в патроне напрямую, а во втором используются резцы с наклонным установлением. Фиксация инструмента в патроне осуществляется благодаря опорным плоскостям или специальным уплотнениям.
Цельные расточные резцы имеют две конфигурации. Для мелких отверстий (менее 10 мм в диаметре) применяются инструменты с круглым сечением, а для отверстий с минимальным диаметром в 40 мм — с прямоугольным сечением.
В отличие от стандартных резцов, инструменты с опущенной головкой и расположенной вдоль оси режущей кромкой обладают улучшенной жесткостью, что позволяет использовать более толстые стержни.
При закреплении расточного инструмента в держателе важно, чтобы режущая часть была параллельна оси вращения заготовки с минимальным вылетом. Верхушка резца находится на уровне оси центров, и иногда для компенсации прогибов ее слегка поднимают.
Для сквозных отверстий часто выбирают оправки с несколькими лезвиями, что дает мастеру достигать минимальных градаций диаметра при обработке отверстий значительной глубины. Такие оправки имеют различные конструктивные решения и обычно стоят дороже обычных резцов.
Расточные станки комплектуются специальными патронами для установки резаков, а сами резаки могут фиксироваться с помощью конических патронов или продольных резцедержателей.
На практике зачастую востребованы многолезвийные оправки для выточки протяженных отверстий, при этом существует много разнообразных вариантов таких конструкций. Они применяются при точной и многопоточной обработке.
Для точной расточки глубоких отверстий или обработки соосных отверстий также используются борштанги. Борштанга — длинный цилиндрический стержень длиной от 1 до 3 м и диаметром от 3 до 20 см. В борштанге предусмотрены специальные пазы для установки режущих или измерительных инструментов, которые располагаются на определенных расстояниях вдоль стержня.
Борштанга закрепляется одним концом в шпинделе с использованием конической оправки, а другим концом опирается на специализированный люнет. При этом ось борштанги настраивают в точное совпадение с осью вращения обрабатываемой детали.
Растачивание несквозных отверстий выполняется поэтапно:
При прорезании несквозных отверстий уделяют пристальное внимание участку у дна. За 5 мм до нужной глубины снижают усилие, а оставшиеся миллиметры длины обрабатывают вручную.
Применение сквозных резцов рекомендовано при обработке на малых глубинах от 100 до 150 мм. При целесообразности глубокой доточки следует использовать разнообразные типы головок.
На практике используют как стационарные, так и портативные расточные установки.
Для доработки отверстий на крупногабаритных объектах применяются вертикально-растачивающие станки. Характерный пример — доработка цилиндроблоков в бензиновых моторах. Если требуется локальная доработка без отправки оборудования в ремсервис, то используют мобильные расточные установки. Они активно применяются для ремонта на производственных площадках, характерный пример — горнодобывающие предприятия или трубопроводные системы.
Конструкция портативного растачивателя включает электродвигатель, шпиндель с патроном и растачивающую штангу с резцами, опорные элементы, что позволяет качественно фиксировать заготовки.
Восстановление отверстий часто увеличивает их диаметр до десятых долей сантиметра, например при восстановлении бензиновых моторов, где используются ремпоршни нужных для штатной работы агрегата габаритов.
Перед растачиванием отверстий их подготавливают, нанося на кромку дополнительный металл.
Виды дефектов при растачивании:
Один из факторов возникновения первого типа дефектов — смещение осевой линии отверстия по сравнению с плоскостью объекта, недостаточный припуск на обработку или ошибочная загрузка детали в патрон машины. Эти виды повреждений обычно являются неисправимыми. Проблемы такого рода часто возникают, когда не выполняется должная проверка точности локализации в патроне и корректности положения оси отверстия применительно ко внешнему диаметру.
Второй тип брака случается из-за существенной погрешности в установке глубины резки или неправильного давления на инструменты. Эти несоответствия могут быть скорректированы путем проведения дополнительной расточки при условии, что конечный диаметр это допускает. Чтобы избежать таких ошибок, необходимо точно регулировать глубину доработки и выбирать резец с подходящим уровнем жесткости при небольшой амплитуде процесса.
Первопричина недостаточной чистоты обработанной поверхности — завышенная подача, неверная скорость обработки, износ резака или высокоскоростная тряска. Такие виды брака в итоге легко устранимы.
Образование овальной формы отверстий вызывают перетяжки в четырех- или двухкулачковых патронах, тогда как в трехкулачковых могут формироваться многогранные изъяны. Проблема решается путем ослабления зажима с одновременным уменьшением подачи и глубины резания.
Доработка отверстий осуществляется лезвийными резаками. Процесс включает дошлифовывание внутренних граней заготовок, исполненных как цилиндр или конус, со ступеньками, где достигаются требуемые параметры диаметра, уровня чистоты и правильного направления оси или совпадения по центральной оси нескольких отверстий.
Расточка используется для обработки первично созданных отверстий в металлозаготовках, сформированных сверлением, выпрессовкой или литьем. Этот же метод применяется для коррекции геометрии отверстий, изношенных или деформированных в результате интенсивного использования, включая наплавление металлического слоя для восстановления изначального диаметра на цилиндрических поверхностях.
Доработка отверстий лазерной резкой представляет собой процесс улучшения уже существующих отверстий путем использования лазерной технологии. Этот метод позволяет улучшить геометрию, размеры и качество краев существующих отверстий, обеспечивая более точные и чистые результаты. Часто доработка отверстий требуется в случае, когда стандартные методы сверления не обеспечивают необходимой точности или когда требуется изменить размер или форму отверстия без повреждения окружающего материала. Лазерная технология обеспечивает высокую степень контроля над процессом, что позволяет добиться идеальной геометрии и чистоты краев отверстий. Доработка отверстий лазерной резкой находит применение в различных отраслях, включая автомобильную промышленность, производство электроники, медицинское оборудование и аэрокосмическую индустрию, где высокая точность и качество отверстий играют решающую роль.