Универсальная развертка по металлу

Обновлено: 05.05.2024

Для формирования отверстий высокой точности и качества итоговой обработки в металлических изделиях используют специальный режущий инструмент, имеющий название – развертка.

Этот инструмент бывает слесарным (для ручной работы), и машинным.

Чтобы узнать, что такое развертка, для чего нужна, какие существуют ее виды, и как разумно подойти к ее выбору дочитайте статью до конца.

Назначение и принцип действия

Развертка применяется для развертывания отверстий – процесса их чистовой механической обработки после сверления или зенкерования.

Использование этого инструмента позволяет добиться высокого класса шероховатости стенок отверстия и точности их геометрии.

В зависимости от типа и характеристик ее применяют для выполнения специфических технологических задач, включая калибровку отверстий, их очистку от заусенцев на финальном этапе обработки детали.

Особенностью этого инструмента является большое количество зубьев (обычно от 6 до 16), что позволяет снимать небольшой припуск, тем самым подгоняя реальные размеры отверстия под требуемые с высокой точностью.

Что касается формы отверстий, работать разверткой можно как по цилиндру, так и подгонять конусы под различные задачи, например, под установку конусных штифтов.

Зубья инструмента снимают слой материала на доли миллиметра, обработка происходит посредством его вращения, а также одновременной продольной подачи.

Устройство и характеристики

Стандартная развертка состоит из следующих частей:

Рабочая часть – оказывает непосредственное воздействие на материал, формируется продольными зубьями.
Переходная шейка – цилиндрическая зона инструмента, выступающая переходным звеном между предыдущей и следующей частями.
Хвостовик – необходим для зажима инструмента в воротке, либо же патроне машинного оборудования.

Рабочая часть делится на несколько зон, сформированных гранями зубьев:

Заборная часть, в самом начале которой находится направляющий конус. В этой зоне на каждом зубе имеется до остра заточенная режущая кромка, выбирающая материал с внутренней части отверстия.
Калибрующая часть – отвечает за калибровку отверстия. Тут грани зубьев образуют так называемую цилиндрическую ленточку (плоскую поверхность), повышающую размерную стойкость инструмента.
Задний конус – место примыкания зубьев к переходной шейке.

Между зубьями находятся канавки, отводящие стружку.

Они бывают прямые (встречаются чаще всего) и спиральные (винтовые, предпочтительны при работе с прерывистыми поверхностями).

В последнем случае направление винта, формируемого канавками, противоположно направлению вращения инструмента.

Так достигается устойчивость к заеданию и самозатягиванию.

Материал

При изготовлении развертки используется в основном инструментальная легированная сталь марки 9ХС, а также быстрорежущие стали P18 и P9.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Марка стали, используемая в производстве инструмента, подбирается с учетом материала, который предполагается обрабатывать.

Размеры

Цилиндрические ручные модели в длину достигают 80 – 360 мм, где рабочая часть занимает 40 – 190 мм.

Диаметр инструмента находится в пределах 3-50 мм, а длина режущей части составляет 4 – 10 диаметров.

Величина переднего угла от 5° до 10°, а заднего от 5° до 12°.

Длина конических ручных вариантов составляет 55 – 170 мм, из которых режущая часть занимает 24 – 90 мм.

Максимальный и минимальный диаметры конуса достигают соответственно 7,67 – 45,715 мм и 6,39 – 40,978 мм.

Что касается машинных разверток, кроме стандартных вариантов, существуют модели с удлиненной рабочей частью, конструкция и размеры которых указаны в ГОСТ 11175-70.

Развертки диаметром 1 – 120 мм с припуском под доводку обозначаются номерами от 1 до 6.

Такая нумерация устанавливает соответствие между номинальным диаметром инструмента и его предельным отклонениям.

Зубья

Количество зубьев варьируется в пределах 6 – 14 штук, однако, существуют варианты на 16 зубьев, которые применяются в основном на высокоточном оборудовании.

Вообще число зубьев зависит от их собственной жесткости, причем в обратной пропорции.

Чем их больше, тем выше чистота итогового отверстия, но хуже отводится стружка и ниже прочность каждого зуба.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Чтобы проще контролировать диаметр развертки, количество зубьев всегда устанавливается четным.

В зависимости от наклона зубьев относительно оси вращения инструмента, развертка бывает прямозубая и косозубая.

Кроме того, разные модели могут иметь равный и разный шаг, то есть расстояние между соседними зубьями.

Что касается заточки, различают острозаточенные (остроконечные) и затылованные зубья.

Для разверток разработано достаточно большое количество нормативных документов, среди которых основные:

ГОСТ 29240-91 – типы, определения и термины.
ГОСТ 11173-76 – для моделей с припуском под доводку.
ГОСТ 7722-77 – для ручных вариантов.
ГОСТ 1672-80 – для цельных машинных моделей.

Чем отличается развертка от сверла?

Сверло – инструмент, которым создаются отверстия посредством сверления материала.

Развертки сверлить физически не способны, а вот доведение уже сформированных отверстий до требуемых размеров – это как раз то, для чего они созданы.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Оба инструмента внешне похожи между собой, однако, они не взаимозаменяемы, то есть, каждый из них способен выполнять только ту задачу, для которой он создан.

Следует отметить, что отверстия после сверла почти всегда имеют отклонения по геометрии, которые и устраняются развертками.

Точность поверхности после применения последних равна квалитету от 6 до 9, шероховатость же (Ra) составляет 0,32 – 1,25 мкм.

Виды разверток и их цена

Механическая обработка отверстий может выполняться различным по конструкции инструментом:

Цельная развертка

Имеет монолитную конструкцию, получила самое широкое распространение из-за относительно невысокой стоимости (от 20 рублей за штуку).

Цельные варианты отливаются из быстрорежущей или инструментальной стали.

Насадная

Представляет собой трубку, на внешней стороне которой находятся зубья, а по центру расположено отверстие для установки на хвостовик, который затем монтируется в патроне станка.

Диаметр такого инструмента может достигать 30 см.

Стоимость 300 – 1300 рублей.

Комбинированная

Представляет собой сочетание одновременно двух инструментов, и/или имеет две рабочие поверхности.

Яркий пример: зенкер-развертка.

Нерегулируемая

С фиксированным диаметром.

Регулируемая

По сути универсальная развертка, диаметр которой может достигать 50 мм.

Это особый инструмент, который за счет возможности регулировки диаметра (хоть и в небольших пределах) способен заменить несколько нерегулируемых вариантов.

По способу регулировки может быть разжимной и раздвижной.

Цена в среднем от 350 рублей, может превышать 3 тыс. рублей.

Шило-развертка

Предназначено для ручной подгонки отверстий в мягких и тонких материалах, например таких, как: пластмасса, картон, фанера, тонкий и мягкий металл.

Бывает двух вариантов:

– четырехгранная , отличается от обычного шила четырехгранным острием малого диаметра, в основном используется для бумаги;

– разборная – состоит из двух частей: ручка и непосредственно острие. Здесь диаметр отверстия можно расширить до 14мм.

По форме рабочей части развертка бывает:

Цилиндрическая

Для работы по стандартным отверстиям.

Стоимость – от 50 до 100 рублей.

Коническая

Для обработки как стандартных, так и конических отверстий, результатом чего становится только коническое отверстие по размерам самого инструмента.

Формой напоминает конус со срезанной вершиной.

Цена – от 50 рублей за штуку, в зависимости от конусности и диаметра.

Ступенчатая

Встречается намного реже, выглядит, как конический вариант, но со ступенчатым скосом.

Используется для работы с отверстиями в листовых металлах.

Также деление инструмента осуществляется по точности его работы:

По квалитету для цилиндрических моделей.
По качеству обработки для конических. Это может быть черновая развертка (обдирочная, с расположением зубьев непрерывно по всей длине), промежуточная и для окончательной доводки чистовая.
По номерам от N1 до N6 для цилиндрических вариантов с калибровочным припуском.

По способу эксплуатации, под который изготавливается хвостовая часть, развертка бывает:

Ручная

Для установки в вороток, с квадратным хвостовиком.

Диаметр обычно не превышает 50 мм, а с его возрастанием увеличивается сложность проворачивания инструмента из-за повышения силы трения.

Цена – от 20 рублей.

Машинная

С коническим или цилиндрическим хвостовиком для установки в патрон металлообрабатывающего станка.

Стоимость также начинается от 20 рублей.

Последний вариант по типу рабочей части можно разделить на следующие виды:

Насадная развертка (упоминалась ранее).
Со сменными твердосплавными пластинами.
С напаянными пластинами.

Также инструмент классифицируется по иным характеристикам, например:

По металлу, который был использован в производстве.
По количеству зубьев. Как уже говорилось, это 6 – 16 штук.
По форме канавок – прямые и винтовые.

Стоимость разверток зависит как от типа самого инструмента, так и от его размера, класса точности.

Реальные ценники могут отличаться от приведенных.

Какую развертку выбрать и как?

При выборе разверток следует отталкиваться от особенностей предстоящей обработки отверстий, характера последних и результата (итоговая шероховатость и точность), которого требуется достичь:

Для ручной работы приобретают модели с квадратным хвостовиком, а для обработки на станках – с цилиндрическим, либо же конусом Морзе.
Если требуется развернуть прерывистое отверстие со шпоночным пазом, то плавающая развертка, либо же модель с прямыми канавками не применяется. Тут необходимым становится инструмент с винтовым расположением зубьев.
Если требуется развернуть отверстие, глубина которого не позволяет применить стандартный инструмент, либо же специальную переходную втулку, необходима либо насадная развертка с удлиненной оправкой, либо модель с удлиненной рабочей частью.
Для профессиональной работы рекомендуется приобретать сразу комплект разверток разных размеров, который обычно продается в удобной деревянной или пластиковой коробке.

Чисто с экономической точки зрения на выбор разверток влияет серийность производства.

Так, если планируется массовое развертывание отверстий в любых масштабах, преимущество отдается универсальным вариантам, которые можно настроить, отрегулировать, переточить или починить.

Это могут быть, например, регулируемые изделия, модели со съемными ножами.

Конечно, одна единица такого инструмента обойдется дороже, нежели простые цельные варианты, однако, по долговечности они все же занимают лидирующую позицию.

Что касается размеров приобретаемой развертки, они всегда зависят от глубины и диаметра отверстия, с которым предстоит работать.

По материалу ситуация аналогична – для работы с закаленными или просто твердыми металлами требуется инструмент с твердосплавными пластинами.

Что нужно знать о развертках?

Некоторые модели разверток, в частности, шкворневые, оснащаются соосником (соосность, совпадение осей).

Это, по сути, направляющая, расположенная с противоположной от хвостовика стороны перед самой рабочей частью инструмента.

Модель с соосником позволяет с высокой точностью производить обработку глубоких сквозных отверстий вручную, без опаски отклониться от центра, тем самым нарушив их геометрию.

Производители разверток

Производством разверток достойного качества занимаются такие компании, как Bahco, GRIFF, Licota, Rock FORCE.

Отечественные производители: Русский Инструмент, АвтоДело, ИНРЕКО, ВИЗ и ТЕХМАШ.

Развертка (инструмент)

Развертка – это режущий точный инструмент, используемый для чистовой обработки различных форм отверстий, придания им требуемой точности и шероховатости. Основное назначение развертки – это доводка отверстий после сверления, растачивания или зенкерования, позволяет достичь 6-9 квалитета точности и шероховатости до показателя Ra = 0,32…1,25 мкм.

Классификация разверток

В металлообработке применяются различные типы разверток, подразделяемые по следующим признакам:

Форма обрабатываемого отверстия:

Цилиндрические развертки.
Конические развертки под различные типы конусов.
Развертки ступенчатые.

Точность развертки отверстия:

Номер квалитета для цилиндрических инструментов.
Уровень обработки отверстия (черновой, промежуточный, чистовой) – для конических.
Регулируемые развертки – раздвижные, шкворневые или разжимные.

Способ зажима:

Ручные с квадратным хвостовиком.
Цилиндрический хвостовик (машинные развертки).
Конические машинные.
Машинные насадные.

Также развертки подразделяются по количеству режущих кромок, материалу и форме канавок для отвода стружки (спиральные или прямые).

Конструкция развертки

Высокое качество обработки обеспечивает конструкция развертки – большое количество режущих кромок обеспечивающих небольшой припуск при снятии металла. Процесс резания осуществляется при вращении и одновременном поступательном движении инструмента вдоль оси обрабатываемого отверстия.

Выше приведены рисунки четырёх типов разверток:

а) Ручная с цилиндрическим хвостовиком.
б) Машинная с коническим хвостовиком цельная.
в) Машинная цельная
г) Машинная сборная со сменными режущими элементами.

Инструмент имеет от 6 до 16 зубьев неравномерно (как правило) распределенных по окружности для повышения качества обработки. Рассмотрим конструкцию на примере ручной развертки цельной с хвостовиком цилиндрической формы. Инструмент состоит из трех основных частей – рабочей, шейки и хвостовика. В свою очередь рабочая часть развертки состоит из направляющей, режущей и калибрующих частей, а также обратного конуса. Основную часть процесса выполняет режущая часть, которая у ручного инструмента значительно длиннее, чем у машинного.

Основные приемы работы с развертками

Сверло для подготовки отверстия подбирается под диаметры разверток по металлу. Обязательно должен быть небольшой припуск – сверло должно быть меньше на 0,2 – 0,3 мм при черновой развертке, и не более чем 0,05 – 0,1 мм при чистовой. Значения припусков более указанных могут стать причиной быстрого износа заборной части развертки, ухудшению точности результата и качества поверхности.

При ручной развертке:

Развертка крепится в воротке и смазывается.
Заборная часть должна входить таким образом, чтобы полностью совпали оси развертки и отверстия.
Для проверки положения развертки можно использовать угольник в двух плоскостях расположенных перпендикулярно по отношению друг к другу.
Вращение начинайте вправо с небольшим давлением сверху.
Вращение осуществляйте плавно, на небольшой скорости, без рывков. Не ускоряйте вращение даже при легком ходе.
Обратное вращение недопустимо, так как возможна поломка режущих кромок и задиров на поверхности отверстия. Развертка осуществляется за один проход с одной стороны.

Советы при машинной развертке:

Развертка крепится так же как и сверло. Сам процесс сходен со сверлением и желательно его выполнять без смены установки детали, сразу после подготовки отверстия.
Часто развертка крепится в качающихся державках, что позволяет инструменту самоцентрироваться по оси отверстия.
Желательно использование автоматической подачи, скорость резания должна быть в 2-3 раза ниже, чем при сверлении.
Необходимо использование значительного количества смазки.
Чем ниже количество оборотов и скорость подачи – тем выше качество отверстия и стойкость инструмента.

Действующие ГОСТы

Определяет параметры развертки ГОСТ 29240-91. Допуски регулирует ГОСТ 11173-76. Так же на каждый тип развертки есть свой действующий стандарт определяющий её конструкцию и размеры. На ручные цилиндрические - ГОСТ 7722-77, на машинные цельные – ГОСТ 1672-80 и т. д. для всех типов инструмента.

Развертки по металлу: основные разновидности и особенности применения

Развертка представляет собой металлорежущий инструмент, целью применения которого является финишная обработка предварительно просверленных отверстий для доведения их геометрических параметров и шероховатости поверхности до требуемого уровня. Обеспечивать достижение требуемых геометрических параметров при использовании развертки позволяет более высокая точность, которой соответствует такой инструмент.

Развертки по металлу

Так, если диаметр отверстия, обрабатываемого с помощью сверла, может иметь отклонения по своим геометрическим параметрам, то при последующем применении развертки он будет точно соответствовать требуемым размерам. Для выполнения такой технологической операции используются различные виды разверток, выбор которых зависит как от условий развертывания, так и от требований, предъявляемых к качеству обрабатываемой поверхности.

Принцип действия

Применение развертки позволяет получать отверстия, точность поверхности которых соответствует квалитету в диапазоне 6–9, а шероховатость находится в интервале 0,32–1,25 мкм (по шкале Ra). Высокого качества обрабатываемой поверхности удается достичь благодаря тому, что такой инструмент, как развертка, отличается достаточно большим количеством режущих кромок (4–14), за счет чего в процессе выполнения обработки снимается небольшой припуск. Обработка при помощи ручной или механической развертки по металлу осуществляется не только за счет ее вращения, но и посредством ее подачи, совершаемой по направлению к оси обрабатываемого отверстия.

Используя такую технологическую операцию, с внутренней поверхности отверстия можно снимать тончайший слой металла, величина которого составляет десятые (и даже сотые) доли миллиметра.

Элементы резания при развертке

При помощи развертывания могут обрабатываться не только цилиндрические, но и конические отверстия. В первом случае обработку выполняют с применением разверток ручных цилиндрических (или разверток машинных цилиндрических), во втором – с помощью конических инструментов.

В стандартном исполнении ручной цилиндрический инструмент и развертка коническая имеют схожую конструкцию, состоящую из:

рабочей части, элементами которой и выполняется основная обработка;
переходной шейки;
хвостовика, при помощи которого ручная развертка фиксируется в воротке.

Конструкция ручной развертки

Рабочая поверхность, за счет которой машинные и ручные развертки и способны выполнять обработку внутренней поверхности отверстия, состоит из таких элементов, как:

главная режущая кромка;
так называемая ленточка;
передняя поверхность;
затыловочная и задняя поверхности.

Геометрия зубьев развертки

Помимо всех вышеперечисленных частей, развертка ручная или машинная содержит следующие элементы:

заборную часть, которую часто называют режущей;
часть, которая отвечает за калибровку обрабатываемого отверстия;
задний конус.

Между зубьями, расположенными на рабочей части каждой развертки, имеются канавки, при помощи которых не только формируются режущие кромки инструмента, но также обеспечивается расположение и отвод стружки, образуемой в процессе обработки. На ручных развертках режущие зубья располагают равномерно по всей окружности инструмента, что обеспечивает требуемое качество выполняемой обработки.

Основные типы

Рассматриваемый ручной инструмент (как и развертка машинная) нужен для того, чтобы формировать отверстия с требуемыми геометрическими параметрами. Обрабатывая с его помощью отверстия с различным уровнем качества предварительной обработки, можно получать поверхности, точность которых находится в диапазоне от первого до десятого класса. На качество и точность обработки, которую выполняют, используя как развертки машинные, так и ручные, оказывают влияние различные факторы. К наиболее значимым из таких факторов следует отнести:

конструктивные особенности инструмента;
степень заточки режущей кромки и уровень ее доводки;
режимы, с которыми выполняется резание;
величину припуска, который необходимо снять с обрабатываемой поверхности.

Для снятия слоя металла определенной толщины есть грубые и чистовые развертки, различающиеся типом и количеством зубьев

Разделение разверток на различные типы регламентирует ГОСТ, при этом параметрами, в зависимости от которых выполняется такое разделение, являются:

тип обрабатываемого отверстия;
способ закрепления инструмента в процессе обработки;
конструктивные особенности режущих зубьев и их расположение на инструменте;
возможность регулировки инструмента по размерам обрабатываемого отверстия;
материал изготовления развертки.

Наиболее универсальными типами инструментов, используемых для развертывания отверстий, являются разжимная или регулируемая развертка, а также развертка цилиндрическая, оснащенная специальным хвостовиком.

Устройство регулируемой развертки

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к машинным разверткам можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

Развертки, применяемые для машинной обработки, также представлены большим разнообразием моделей. Среди таких инструментов, требования к конструкции и геометрическим параметрам которых регламентирует ГОСТ 1672-80, выделяют:

цилиндрические машинные с коническим хвостовиком и насадными зубьями;
со вставными зубьями;
с напаянными пластинами из твердого сплава в качестве режущих зубьев.

Развертки машинные цельные

Стандарт описывает не только цилиндрические развертки, ГОСТ 1672-80 также оговаривает требования к инструменту конического типа. Такие развертки, при помощи которых обрабатываются конусные поверхности, тоже представлены в большом разнообразии моделей. В частности, развертки конические используются для обработки отверстий:

для конусных штифтов;
предназначенных для нарезания конусной резьбы;
выполненных по стандарту «конус Морзе»;
метрических конусных;
с конусностью 1:30 и др.

Развертка для окончательной обработки конических отверстий в изделиях из конструкционной стали и чугуна

Из разверток машинного типа наибольшее распространение получили мелкоразмерные инструменты с утолщенным хвостовиком, требования к характеристикам которых также указывает ГОСТ 1672-80.

В ГОСТе на развертки оговариваются не только геометрические параметры самого инструмента, но и поля допусков отверстий, которые можно обрабатывать с его помощью.

Различия между ручными и машинными развертками

Инструмент, используемый для выполнения развертывания, как уже говорилось выше, может быть ручным или машинным. К наиболее важным параметрам, на которые ориентируются при выборе разверток, относятся тип и калибр их режущей части, количество зубьев и их направленность, углы резания и неравномерность шага расположения зубьев, а также профиль канавок и конфигурация зажимной части инструмента.

Рабочая часть ручного инструмента имеет цилиндрическую форму, режущие зубья, которые на ней располагаются, отличаются острыми гранями по всей своей длине. Выпускается такой инструмент в диапазоне диаметров 3–58 мм, с шагом, соответствующим 1 мм. Кроме того, ручные инструменты для развертывания могут выпускаться с шагом, равным 3,5; 4,5; 6,5 (вплоть до 15,5 мм). Специалисты, как правило, стараются иметь в своем распоряжении целый набор разверток, чтобы выполнять при помощи такого инструмента обработку отверстий любого диаметра.

Ручная коническая развертка

Вопрос о том, как сделать развертку отверстия при помощи ручного инструмента, как правило, не возникает. Для этого необходимо иметь в своем распоряжении не только сам инструмент, но и вороток, в котором он фиксируется посредством своего хвостовика с квадратным поперечным сечением конечной части.

Передний конец рабочей части ручных разверток – заход – отличается меньшим диаметром, чем размер поперечного сечения основной режущей части. Такая особенность конструкции нужна для того, чтобы обеспечить более легкий заход инструмента в обрабатываемое отверстие. Заметить эту разницу в диаметрах основной рабочей части и переднего конца инструмента можно даже на фото ручной развертки.

Точность геометрических параметров обрабатываемого отверстия, а также чистота формируемой поверхности зависят от того, какое количество режущих зубьев имеется на рабочей поверхности развертки. Качество выполняемой обработки будет тем выше, чем большим количеством зубьев оснащена развертка. Между тем использование инструмента с большим количеством режущих зубьев имеет и свои минусы, основной из которых заключается в том, что в таком случае затрудняется отвод стружки из зоны обработки.

Точность изготовления отверстий развертыванием

Преимущественное большинство разверток, используемых для ручной обработки, имеют режущие зубья прямой формы, но есть и модели инструментов, рабочие зубья которых расположены по винтовой линии. Применение инструмента с винтовым расположением режущих зубьев целесообразно в тех случаях, когда отверстия, которые необходимо обработать, сформированы прерывистой поверхностью по своей длине.

Задаваясь вопросом о том, как сделать развертку отверстия при помощи инструмента машинного типа, следует иметь в виду, что для этого необходимо использовать уже не вороток, а оборудование, в шпинделе которого и фиксируется с помощью своего хвостовика такой инструмент. Конусные хвостовики стандартизированы, и их геометрические параметры зависят от диаметра самой развертки.

Рабочая часть машинной развертки, оснащенной твердосплавными напаиваемыми пластинами

Для изготовления машинного инструмента, который в процессе обработки испытывает значительные механические нагрузки, используется быстрорежущий металлический сплав. Лучшим по качеству использованного металла считается машинный инструмент, сделанный еще в советские времена, но найти его в свободной продаже сегодня достаточно проблематично.

Зачем необходимы развертки регулируемого типа? Такой вопрос часто возникает у начинающих специалистов по металлообработке. При помощи такого инструмента с регулируемым диаметром рабочей части выполняют обработку отверстий, размеры поперечного сечения которых соответствуют не целому числу (допустим, 10 или 16 мм), а дробному значению. Диметр рабочей части такого инструмента изменяется достаточно просто, для этого используются обычные гаечные ключи, при помощи которых ослабляют и закручивают регулировочные гайки, специально предусмотренные в конструкции развертки.

Читайте также: