Зенкер Финишная доработка отверстий

Во многих случаях предварительно просверленное отверстие (особенно с использованием ручной дрели) не отличается высоким качеством: кроме торцовых заусенцев, может присутствовать ещё неперпендикулярность оси. Поэтому после сверления часто используют следующий переход – зенкерование, для этой операции нам и потребуется зенкер.

Устройство зенкера и целесообразность применения инструмента

В качестве первичного инструмента для получения отверстий, зенкер использовать невозможно. Его форма не позволит качественно врезаться в древесину, и, тем более, в металл. Иное дело – работать по уже готовой полости, для того, чтобы её улучшить или расширить по диаметру. С этой целью зенкер включает в себя:

• Рабочую часть, в виде многозубого усечённого конуса;
• Направляющую цилиндрическую часть;
• Опорную часть (хвостовик) с посадочным местом под патрон станка или дрели.

Область использования зенкеров ранее была более разнообразной – их использовали не только для рассверливания отверстий, но также и для финишной обработки соответствующих сквозных или глухих полостей в штампованных или литых заготовках. В современных технологиях деформирования внутренние образующие отверстий после точной пробивки/вырубки металлических полуфабрикатов полностью соответствуют зенкерованным. Естественно, что и по производительности зенкерование уступает штамповке. Но, во-первых, иметь штамповочное оборудование может себе позволить далеко не каждый. А, во-вторых, зенкеры по дереву ещё никто не отменил.

Классификацию цельных зенкеров по металлу, согласно ГОСТ 12489-71, можно выполнить для двух групп. К группе №1 относят инструмент, который предназначается для последующего получения особо точных отверстий методом их развёртывания (в качестве примера можно привести расточку гнёзд для сёдел клапанов). №2 применяется, если для использования отверстия для которых достаточным является квалитет Н11 (это соответствует примерно 4-5 классам точности). Стоит напомнить, что точность после сверления не превышает 12 квалитета, при этом биение сверла составляет не менее 0,15…0,20 мм (даже для отлаженных станков и новых свёрл). Зенкерование же даёт 11-й квалитет, при качестве внутренней поверхности отверстия до Rz 15…20.

Соответствие квалитетов ГОСТ и погрешностей размеров в зависимости от их диаметра можно определить при помощи таблицы, которая приведена ниже. При этом следует помнить, что отверстия под последующее их зенкерование должны быть меньше требуемого значения на 0,6…0,8 мм. Тоесть, зенкером снимается весьма небольшое количество материала.

Характерными особенностями зенкера считаются:

Наличие укороченной режущей части, которая, в отличие от свёрл, имеет форму усечённого конуса.

Три и более винтовых канавок, которые предназначены для отвода стружки.

Различная форма посадочной части – от конической, с обычным конусом Морзе, до традиционной цилиндрической по ГОСТ 12489-71, с осевым выступом на торце (зенковки).

Такие конструктивные изменения предусматривают некоторые отличия в технологии зенкерования от сверления. Например, использование смазочно-охлаждающих сред (СОЖ) здесь обязательно, а число оборотов зенкера всегда должно быть меньше, чем сверла по тому же материалу.

Общие правила для подбора зенкера и оборудования

Перед выбором необходимо определиться, что необходимо получить после такой обработки – улучшить качество отверстия, либо повысить его размерную точность. Первый вариант необходим, если в отверстии требуется нарезать резьбу (особенно – с мелким шагом), а второй – если в отверстие будет заводиться калиброванный крепёж в виде винтов, штифтов и т. д.

Учитывая описанный выше профиль рабочего торца зенкера, обрабатывать им можно и поверхности, непосредственно примыкающие к отверстию, например, с целью получения отверстия под потай.

В зависимости от условий отработки различают также цельные стальные зенкеры и инструмент с насадками из твёрдого сплава. В первом случае для изготовления используются быстрорежущие стали типа Р6М5 или Р6М5К5 (работа со стальными заготовками), во втором — для работ по дереву – можно применять и зенкеры из обычной углеродистой стали типа У7 или У8.

Твердосплавные насадные зенкера изготавливают из металлокерамики марок ВК4, ВК3М, минералокерамики ЦМ-332, а также из безвольфрамовых твёрдых сплавов ТМ-1 или ТМ-20. К стальному корпусу такие насадки, имеющие форму пластин, припаивают медью. Преимущества твёрдосплавных насадок к зенкерам – возможность в процессе обработки применять высокооборотистые режимы резания.

Долговечность зенкера определяется режимом его термической обработки, и, соответственно – твёрдостью. Рабочая часть инструмента, изготовленного из быстрорежущей стали, должна быть не менее HRC 62…64, а хвостовика — в пределах HRC 35…45. Зенкеры из углеродистых инструментальных сталей обладают твёрдостью рабочей части в HRC 56…60. Зенкеры по металлу с малыми диаметрами (до 6 мм) при покупке целесообразно проверять на твёрдость, используя тарированный напильник.

Для зенкеров по дереву используются также сборные и цельные конструкции. Эта технология для производства менее трудоёмкая, однако сборно-сварные исполнения инструмента весьма чувствительны к радиальному, и, особенно – торцевому – биению, поэтому техническое состояние патрона станка или дрели должно проверяться более тщательно.

При подборе типоразмера зенкера требуется учитывать не только размерный диапазон обрабатываемых отверстий, в частности, их глубины, но и реальную мощность используемого оборудования. Дело в том, что зенкерование – более энергозатратная операция, в сравнении со сверлением. Она требует повышенной мощности привода, поскольку всегда производится со значительными силовыми нагрузками на инструмент. Поэтому выбор, в частности, дрели обуславливается не только возможностью её функционирования на пониженных оборотах, но и достаточной мощностью двигателя (не менее 1,6 кВт).

Следует, однако, помнить, что наиболее качественным считается зенкерование, которое выполняется на станке. Тут с успехом используются и сверлильные, и токарные, и расточные станки. Для обработки можно приспособить также и фрезерный станок, однако лишь при наличии на нём устройства ЧПУ.

Домашние мастера обычно приобретают зенкеры в наборе. Это удобно и выгодно, но при этом следует проверить возможность установки хвостовика в патрон основного оборудования.

Зенкерование по металлу и дереву. Особенности

Вначале выбирают конструктивное исполнение зенкера. Например, обработку заготовок из цветных металлов и сплавов можно вести обычным перовым зенкером, а для зенкерования высокоуглеродистых сталей подойдёт инструмент по металлу с 3…4 зубьями, при этом угол усечённого конуса может варьироваться в диапазоне 60…90?.

Технология производства данных операций включает в себя:

Проверку прямолинейности оси предварительно выполненного отверстия. Для этого используют нутромер, а деталь укладывают на ровную жёсткую плоскость.

Для заготовок из литых сплавов – пробную расточку до глубины в 5…10 мм. Это позволяет исключить влияние возможной несплошности литой структуры заготовки на биение зенкера.

Смачивание СОЖ передней кромки отверстия (для чугунных заготовок, а также изделий из цветных металлов это необязательно). В дальнейшем подачу СОЖ выполняют по имеющимся винтовым канавкам.

Силовую подачу зенкера по мере его внедрения в металл (усилие возрастёт в 2,5…3 раза, но это не является причиной неисправности).

Постепенное снижение подачи по мере приближения к противоположному торцу отверстия.

После обработки заготовки зенкером с развитой направляющей частью, последующий проход инструмента по отверстию не нужен.

Особый интерес у домашних мастеров вызывает комбинированный инструмент сверло-зенкер. Он представляет собой ступенчатое сверло, на торце которого оформлена зенкерующая часть. Для снижения износа и усилия продольной подачи эта часть снабжается полусферическими канавками, куда периодически поступает СОЖ, и выводится образующаяся стружка.

Поскольку сверло-зенкер по мере своего углубления в металл работает в различных условиях, то к его исполнению предъявляется ряд дополнительных требований:

• Наибольшую долговечность будет иметь рабочий инструмент с поверхностным высокостойким покрытием из нитрида титана или вольфрама. Воронёный инструмент (чёрного цвета) будет обладать несколько меньшей стойкостью;
• Наборы из нескольких типоразмеров свёрл-зенкеров помогают при окончательной обработке отверстия формировать в его торце коническую переходную часть под крепёж нужных размеров;
• Рабочая часть сверла должна быть минимально допустимой, при которой обеспечивается устойчивая обработка: длинные инструменты резко теряют в своей устойчивости от продольного изгиба, что, учитывая повышенную твёрдость, мгновенно приведёт к поломке.

Зенкеры по дереву отличаются не только материалом, но и формой торца рабочей части. Удобно пользоваться также специальной зенкерующей насадкой, которая надевается сверху на обычное сверло, и прикрепляется к нему при помощи винта. При этом качество сверления обеспечивается правильной заточкой сверла и оптимальным выбором его материала. Для глубоких заготовок (размерами выше 40…50 мм) рациональнее использовать свёрла из воронёной инструментальной стали, в то время как для менее толстых изделий лучшую долговечность показывают твёрдосплавные зенкеры.

Зенкерующая насадка под основной инструмент имеет ещё одно эксплуатационное преимущество: она – двухсторонняя, поэтому, будучи насаженной на сверло своей противоположной частью, может эффективно применяться как ограничитель глубины обработки полости.

Основные особенности зенкеров по дереву:

Изготовленная под углом 90° рабочая форма торца.

Увеличенное до 5 количество зубьев.

Возможность применения также и для зенковки отверстия, без изменения его диаметра.

Зависимость количества режущих кромок от обрабатываемого материала: для мягких пород древесины – сосны или липы – обычно достаточно одной режущей кромки. В то же время, при необходимости обработки дерева вдоль волокон, из-за опасности скола количество режущих кромок — две и более.

Конструкции такого инструмента различаются также в зависимости от материала изделия. Например, для фанеры или ДСП выбирается свой зенкер.

Хороший набор свёрл по дереву обязательно включает в себя и зенкер (как самостоятельно, так и в качестве насадки на основной инструмент).