Прецизионная обработка и производство требуют применения специализированных режущих инструментов из-за необходимости изготовления отверстия точного размера, а также высокой чистоты поверхности, достигаемой в процессе. 

Инструменты для развертки стали наиболее важными элементами в современном производственном секторе, что позволило машинистам изготавливать детали с допусками ±0,0002 дюйма. Понимание 14 типов разверток, используемых в обработке, имеет решающее значение для специалистов-производственников, стремящихся к оптимальным результатам в операциях по прецизионной обработке отверстий.

Ожидается, что рынок режущих инструментов будет продолжать расти, поскольку производители требуют более точных и эффективных инструментов во всем мире, и в 2023 году он оценивается в 8,9 миллиарда долларов. Значительную часть этого рынка составляют станки с разверткой, которые применяются в аэрокосмической, автомобильной, медицинской и других отраслях промышленности.

Что такое развертка и для чего она нужна?

Развертки - это тонкие режущие инструменты, используемые для увеличения ранее имеющихся отверстий в спецификациях, которые считаются выполненными с точным представлением. В отличие от сверл, проделывающих отверстия в твердом материале, развертки сглаживают отверстия, которые были предварительно просверлены, пробиты или отлиты. Эти инструменты снимают только 0,005-0,015 дюйма материала и делают это, ориентируясь на размерные показатели, а не на количество снимаемого материала.

Основные функции инструменты для обработки разверток включают:

• Это позволило добиться точности диаметров отверстий с допуском +/- 0,0001 и 0,0005 дюйма соответственно.
• Получение высококачественных поверхностей (значения Ra от 32 до 125 микродюймов)
• Обеспечение прямолинейности и точности концентричности отверстий: Обеспечение прямолинейности и концентричности отверстий
• Обработка отверстий для установки деталей с точными размерами, таких как штифты, болты и подшипники.

14 типов разверток, используемых в обработке: Всеобъемлющий обзор

1. Ручные расширители

Самый простой вид инструмента для развертки - ручная развертка, предназначенная для ручного управления. Инструменты имеют прямой хвостовик с квадратным концом для крепления ключа, а их размеры могут варьироваться от 1/8 дюйма до 2 дюймов. Ручные развертки оставляют мало материала (от 0,001 до 0,005 дюйма) с чистотой поверхности Ra от 32 до 63 микродюймов.

Ключевые приложения:

• Ремонт и техническое обслуживание на местах
• Малосерийное производство
• Разработка прототипа
• Производство инструментов и штампов

2. Машинные развертки

Машинные развертки предназначены для использования в сверлильных, токарных и фрезерных станках. Инструменты имеют хвостовики с конусом Морзе или прямые хвостовики и способны поддерживать более высокую скорость резания по сравнению с ручными развертками. Машинные развертки обычно используются для создания допусков и чистовой обработки Ra от 16 до 32 микродюймов.

Технические характеристики:

• Скорость резки 50-200 поверхностей футов/мин
• Скорость подачи: 0,002-0,010 дюймов/оборот
• Глубина снятия материала: Глубина снятия материала составляет от 0,005 до 0,015 дюйма.

3. Патронные развертки

Патронные развертки Имеют прямые хвостовики, предназначенные для установки в патрон станка. Эти универсальные инструменты обычно используются в Операции развертывания с ЧПУ и для общей обработки. Патронные развертки обеспечивают отличную гибкость и могут быть легко переключены между различными операциями.

4. Расширители для раковин

Кожуховые развертки состоят из съемной режущей головки, установленной на оправе, что делает их экономически эффективными при работе с большими диаметрами. Корпус позволяет заменять режущие кромки без их повреждения в случае износа, при этом дорогостоящая оправка остается на месте. Эти инструменты особенно полезны в крупносерийном производстве. Экономические преимущества:

• Сокращение расходов на инвентарь для инструментов
• Снижение затрат на замену
• Стандартизированные системы беседок
• Улучшенное управление сроком службы инструмента

5. Расширительные развертки

Расширительные развертки имеют регулируемый диаметр резания, что позволяет точно контролировать размеры отверстий. В этих инструментах используются механизмы расширения, такие как резьбовые регуляторы или конические вставки, для изменения диаметра резания в определенном диапазоне (обычно от 0,005 до 0,020 дюйма).

6. Регулируемые расширители

Регулируемые развертки обеспечивают переменный диаметр резания благодаря системам сменных лезвий. Эти инструменты обеспечивают исключительную гибкость при изготовлении отверстий нестандартных размеров и могут компенсировать износ. Регулируемые развертки особенно ценны в инструментальной и штамповой промышленности, где требуются нестандартные размеры.

7. Конические развертки

Конические развертки создают точные конические отверстия с определенными углами, обычно используемые для конических штифтов, конусов Морзе и шпинделей станков. Стандартные углы конуса включают 1:50, 1:20 и серию конусов Морзе. Эти инструменты требуют тщательной настройки и эксплуатации для достижения правильной геометрии конуса.

Общие характеристики конуса:

• Конус Морзе: MT0 - MT6
• Конус Jarno: Самоудерживающаяся конструкция
• Конус Brown & Sharpe: Прецизионное применение

8. Ступенчатые расширители

Ступенчатые развертки - это развертки с несколькими диаметрами резания на одном инструменте, в результате чего ступенчатые отверстия формируются за один проход. Такие специальные инструменты сокращают время наладки и повышают производительность в тех случаях, когда требуется несколько диаметров отверстий и точное расположение отверстий в осевом направлении.

9. Мостовые расширители

Мостовые развертки - это инструменты для развертывания отверстий при строительстве мостов и тяжелых конструкционных работах. Это сверхмощные инструменты с толстой конструкцией, способные выдерживать высокие требования в сложных условиях при изготовлении металлоконструкций.

10. Автомобильные расширители

Автомобильные развертки - это тип специализированного инструмента, используемого в автомобильной промышленности, в частности, для развертки отверстий в блоках двигателей, корпусах коробок передач, шасси и других деталях автомобилей. Точность этих инструментов должна даже превосходить уровень качества автомобильной промышленности, и они должны быть в состоянии покрыть высокие производственные требования.

11. Расширители для роз

Расширители для роз Имеют режущие кромки только на торцевой поверхности, что делает их пригодными для чернового развертывания. Эти инструменты снимают большее количество материала и часто используются в качестве черновых инструментов перед чистовым развертыванием другими типами.

12. Рифленые развертки

В развертках со спиральным или прямым рифлением используются флейты для удаления стружки и минимизации усилий. Производительность инструмента в значительной степени зависит от конструкции флейты, а спиральные флейты намного более гладкие при резании и обеспечивают превосходную чистоту поверхности.

Соображения, касающиеся конструкции флейты:

• Угол спирали: 5-45 градусов
• Количество флейт: 4-12 (предпочтительно четное количество)
• Глубина флейты: 15-25% от диаметра инструмента
• Эффективность эвакуации стружки

13. Расширители со спиральными флейтами

В развертках с винтовой головкой используется спиральный режущий инструмент так же, как и в развертках со спиральной флейтой, за исключением того, что винтовая головка имеет спиральные флейты, которые отводят стружку и снижают нагрузку на режущий инструмент по сравнению с развертками с прямым рифлением. Они эффективны, особенно при обработке глубоких отверстий и материалов с вязкой стружкой.

14. Твердосплавные развертки

Твердосплавные развертки также имеют твердосплавные режущие кромки для увеличения срока службы инструмента и повышения скорости резания. Эти инструменты могут работать со скоростью резания в 3-5 раз выше, чем развертки из быстрорежущей стали, с характеристиками износа, недостижимыми для большинства разверток из быстрорежущей стали.

Преимущества производительности:

1. Срок службы инструмента: в 5-10 раз больше, чем у HSS
2. Скорость резки: 1000 футов поверхности в минуту максимум
3. Превосходная износостойкость
4. Постоянная точность размеров

Критерии выбора инструмента для развертки для оптимальной производительности

Выбор подходящего инструменты для обработки разверток требует тщательного учета множества факторов, которые непосредственно влияют на производительность и экономическую эффективность.

Материальные соображения

Материал заготовки существенно влияет на выбор развертки. Промышленные режущие инструменты должны соответствовать определенным свойствам материала:

Сталь и железо:

• Расширители из быстрорежущей стали для общего применения
• Твердосплавные развертки для высокоскоростных операций
• Инструменты с покрытием для увеличения срока службы

Алюминий и цветные металлы:

• Острые режущие кромки для предотвращения образования наплывов
• Полированные канавки для отвода стружки
• Специализированные геометрии для мягких материалов

Закаленные материалы:

• Твердосплавные или керамические режущие кромки
• Положительные углы наклона
• Жесткие держатели инструментов

Требования к точности

Прецизионная обработка отверстий Для применения в различных областях требуются особые характеристики развертки:

Требования к допускам:

• ±0.0001″: Расширители высшего класса
• ±0.0002″: Стандартные прецизионные развертки
• ±0.0005″: Расширители общего назначения

Технические характеристики отделки поверхности:

• Ra 16 микродюймов: Расширители для тонкой обработки
• Ra 32 микродюйма: Стандартные развертки
• Ra 63 микродюйма: Черновые развертки

Общие области применения разверток в промышленности

Операции развертывания с ЧПУ В многочисленных отраслях промышленности, каждая из которых имеет свои специфические требования и задачи:

Аэрокосмическая промышленность

• Производство компонентов двигателя
• Шасси в сборе
• Изготовление конструктивных элементов
• Прецизионная установка подшипников

По статистике, производители аэрокосмической промышленности требуют допуски на отверстия ±0,0001 дюйма для критически важных компонентов, а также чистоту поверхности лучше, чем Ra 32 микродюйма.

Автомобильное производство

• Обработка блока двигателя
• Производство компонентов трансмиссии
• Производство тормозных систем
• Изготовление деталей подвески

Ежегодно в автомобильной промышленности обрабатывается более 80 миллионов автомобилей, что требует миллиардов точных отверстий с неизменным качеством.

Производство медицинского оборудования

• Производство хирургических инструментов
• Обработка деталей имплантатов
• Производство диагностического оборудования
• Изготовление прецизионных деталей

Производство медицинского оборудования требует высочайших стандартов точности, многие компоненты имеют допуски ±0,00005 дюйма.

Техническое обслуживание и оптимизация срока службы инструмента

Правильное обслуживание инструменты для развёртки существенно влияет на производительность и экономическую эффективность:

Процедуры проверки инструмента

• Визуальный осмотр на предмет износа
• Проверка размеров с помощью прецизионных измерительных приборов
• Измерение шероховатости поверхности
• Современная оценка состояния

Рекомендации по восстановлению

• Профессиональные услуги по шлифованию
• Восстановление покрытий
• Восстановление размеров
• Тестирование для проверки производительности

По статистике, при правильном уходе развертки могут прослужить 150-300 процентов от ожидаемого срока службы любого инструмента.

Заключение

Понимание 14 типов инструментов для развертки, используемых в обработке, позволяет специалистам выбирать оптимальные решения для конкретных задач. Будь то простые ручные развертки или высококачественные твердосплавные, каждая разновидность этих инструментов подходит для различных областей применения в современной промышленности.

Разработка инструмента для обработки разверток продолжает развиваться благодаря новым материалам, покрытиям и геометрии, которые улучшают производительность и продлевают срок службы инструмента. Эти специализированные промышленные режущие инструменты будут и впредь играть ключевую роль в обеспечении точности размеров и чистоты поверхности, необходимых в современном конкурентном мире, поскольку производство продолжает требовать более высокой точности и эффективности.

Механические системы обладают возможностями для точной обработки отверстий, которые успешно реализуются благодаря выбору инструмента, рабочим параметрам и методам постоянного обслуживания. Применение этих принципов позволит производителям добиться лучших результатов и увеличить срок службы инструмента, а также снизить себестоимость продукции.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Чем отличаются процедуры сверления и развертывания?

Сверление образует отверстия в твердом материале, в то время как развертка увеличивает существующие отверстия до определенного размера. Инструменты для развертки обычно полируют только 0,005-0,015 дюйма материала и заботятся о чистоте поверхности и точности размеров, а не об удалении материала. Допуск при сверлении может составлять -++ 0,005 дюйма, а при развертывании - -++ 0,0002 дюйма и выше.

2. Какую скорость резания я должен использовать для разных типов разверток?

В зависимости от материала развертки и заготовки скорость резания сильно различается. Размеры резания разверток из быстрорежущей стали составляют 50-200 футов поверхности в минуту; твердосплавные развертки режут до 300-1000 SFM. Развертывание с ЧПУ следует начинать с консервативно низких скоростей, которые впоследствии следует повышать, следя за образованием отходов и качеством обработки поверхности.

3. Почему развертывание дает плохую поверхность?

Плохая чистота поверхности обычно вызвана слишком высокой скоростью резания, несоответствующей скоростью подачи, низкой смазкой или изношенностью режущих кромок. Ключевыми факторами для достижения точности обработки отверстий являются использование СОЖ, скорость подачи (0,002-0,010 IPR) и тонкий набор режущих кромок. На качество поверхности также негативно влияют наплывы на кромках и болтанка.

4. Какие развертки следует использовать: твердосплавные или из быстрорежущей стали?

Твердосплавные развертки лучше всего подходят для больших объемов работ, работы с абразивными материалами и быстрой работы. Они обеспечивают в 5-10 раз больший срок службы инструмента, чем твердосплавные, но изначально стоят в 3-5 раз дороже. Расширители из быстрорежущей стали становятся более экономичными при малосерийном производстве, ломаных операциях и работах общего назначения, где гибкость инструмента является преимуществом.

5. Какое количество материала должно остаться после сверления, чтобы выполнить развертку?

Оптимальный припуск на развертывание в большинстве случаев составляет от 0,005 до 0,015 дюйма. Недостаточный припуск приведет к износу инструмента и неровному снятию поверхности, в то время как большой припуск приведет к увеличению силы резания, а иногда и к поломке инструмента. При относительно постоянном припуске до конца производственного цикла лучше всего работают инструменты для обработки разверток.