Зенкер как осевой режущий инструмент¶

Зенкер — многолезвийный осевой режущий инструмент для обработки отверстий, предназначенный для повышения точности их размеров и качества поверхности после сверления, литья или штамповки. Зенкер снимает небольшой припуск (обычно от 0,5 до 3 мм на диаметр), не создавая нового отверстия, а исправляя геометрию уже существующего. По классификации он занимает промежуточное положение между сверлом и развёрткой: сверло формирует отверстие, зенкер доводит его до нужного диаметра и точности, развёртка обеспечивает окончательную отделку с высокой точностью. Операция, выполняемая зенкером, называется зенкерованием.

¶Назначение и место в обработке отверстий

Основная задача зенкерования — подготовка отверстия под последующую развёртку, а также исправление дефектов, оставшихся после сверления: осевого смещения, конусности, овальности, разбивки диаметра. Зенкер снимает неравномерный припуск и делает стенки отверстия цилиндричными и соосными с осью инструмента. Точность обработки при зенкеровании обычно соответствует 10–11 квалитету, шероховатость поверхности — в пределах Ra 3,2–6,3 мкм. После развёртывания достигаются 7–8 квалитет и Ra 0,8–1,6 мкм.

Зенкерование применяют в единичном, серийном и массовом производстве: в машиностроении, приборостроении, станкостроении, при изготовлении корпусных деталей, фланцев, кронштейнов, а также в ремонтных работах. Инструмент работает как на сверлильных и радиально-сверлильных станках, так и на токарных, расточных станках и обрабатывающих центрах с ЧПУ.

¶Конструкция

По конструкции зенкер напоминает сверло, но имеет принципиальные отличия:

• Число зубьев (перьев). У зенкера их обычно три или четыре (реже два), тогда как у сверла — два. Большее число режущих кромок повышает производительность и устойчивость инструмента, снижает вибрации.
• Отсутствие поперечной кромки. У сверла в центре есть поперечное лезвие, которое не режет, а давит металл. У зенкера, работающего по готовому отверстию, поперечной кромки нет, поэтому осевая сила резания значительно меньше.
• Геометрия режущей части. Главный угол в плане у стандартных зенкеров составляет 60°, что обеспечивает плавное врезание и распределение нагрузки.
• Хвостовик. Бывает цилиндрическим или коническим (конус Морзе) для установки в шпиндель станка или в патрон.
• Стружколомающие канавки. На передней поверхности зубьев выполняют канавки, дробящие стружку, что облегчает её отвод, особенно при обработке вязких материалов.

Материал режущей части — быстрорежущая сталь (Р6М5 и аналоги) либо твёрдые сплавы (ВК6, ВК8, Т15К6), а также минералокерамика и сверхтвёрдые материалы для специальных задач. Корпус часто делают составным: хвостовик из конструкционной стали, режущая часть — из инструментальной.

¶Виды зенкеров

Классификация проводится по нескольким признакам.

По назначению:

По форме обрабатываемого отверстия: цилиндрические зенкеры (для цилиндрических отверстий), конические (для снятия фаски и обработки конических углублений под потайные головки крепежа), торцевые (для обработки торцовых поверхностей бобышек и приливов).

По направлению резания: правые и левые, что связано с направлением вращения шпинделя.

По способу крепления: с цилиндрическим хвостовиком, с коническим хвостовиком, насадные на оправку.

Отдельно выделяют зенковки — инструменты для обработки конических и цилиндрических углублений под головки винтов и заклёпок, а также для снятия заусенцев. Их часто путают с зенкерами, но назначение у них иное: зенковка не исправляет отверстие, а формирует фаску или гнездо.

¶Технология зенкерования

Припуск под зенкерование назначают в зависимости от диаметра и требуемой точности. Ориентировочно:

• после сверления под зенкерование оставляют 0,5–3 мм на диаметр;
• припуск под развёртывание после зенкерования — 0,1–0,5 мм на диаметр.

Режимы резания: скорость резания ниже, чем при сверлении (для быстрорежущих зенкеров — порядка 15–30 м/мин по стали), подача выше — от 0,3 до 1,2 мм/об, что связано с большим числом зубьев и меньшей нагрузкой на каждый зуб. Обильное охлаждение (эмульсия, масло) необходимо для отвода стружки и снижения износа.

Важное условие качественного зенкерования — соосность инструмента и обрабатываемого отверстия. При обработке на сверлильном станке применяют кондукторные втулки, на токарном — зенкер закрепляют в задней бабке. Несоблюдение соосности приводит к разбивке отверстия, уводу оси и быстрому износу инструмента.

¶Износ и заточка

Зенкеры изнашиваются по задним и передним поверхностям зубьев, по уголкам и по ленточкам. Критерий затупления — предельная величина износа по задней поверхности, обычно 0,4–0,8 мм в зависимости от материала. Заточка производится на универсально-заточных станках по задним поверхностям с сохранением заданных углов. После заточки проверяют биение режущих кромок и диаметр, так как зенкер работает по размеру и не имеет возможности регулировки в процессе резания (кроме регулируемых конструкций).

¶Отличия от смежных инструментов

• Сверло создаёт отверстие в сплошном материале, имеет две кромки и поперечное лезвие.
• Зенкер обрабатывает готовое отверстие, имеет три-четыре кромки, снимает малый припуск, повышает точность.
• Развёртка имеет ещё больше зубьев (6–12 и более), снимает очень малый припуск (0,05–0,3 мм) и обеспечивает наивысшую точность и чистоту поверхности.
• Расточной резец позволяет исправлять положение оси отверстия, чего зенкер в полной мере не делает.

¶Значение в производстве

Зенкерование — экономичный и производительный способ подготовки отверстий под ответственные соединения: под болты, штифты, подшипники, втулки, направляющие. Инструмент широко стандартизирован: в России действуют ГОСТы на зенкеры (например, ГОСТ 12489-71 и родственные), что унифицирует размеры, хвостовики и геометрию. В современном производстве наряду с традиционными быстрорежущими зенкерами применяются сборные конструкции с механическим креплением сменных твердосплавных пластин, что снижает затраты и повышает стойкость инструмента.

Источники: ГОСТ 12489-71 и стандарты на осевой режущий инструмент; учебники по технологии машиностроения и режущему инструменту; справочники по режимам резания.