Зенкование - что это такое, особенности процесса, инструменты

При сборке конструкций и металлических узлов используют резьбовые соединения, заклепки. Иногда требуется спрятать головку болта, винта или соединения другого типа. В этих случаях используют так называемый потай. То есть в начале соединительного отверстия в металле делают небольшое углубление, куда и прячется головка. Выполнить такой потай можно, применив зенкование, – это определенный вид обработки начала отверстия, когда его расширяют в диаметре и углубляют на определенную высоту. Форма углубления может быть разной.

Зенкование не стоит путать с зенкерованием – это различные операции, которые выполняются разными инструментами. Но оборудование, которое приводит в движение такие резцы, может быть одинаковым.

Зенкование можно провести при помощи ручной электрической дрели. Отличием от заводского варианта здесь будет невысокий класс точности обработки, но получить потай в домашних условиях вполне реально.

Сущность процесса зенкования

Зенкование и сверление тесно связаны между собой. Обычно зенкование проводят по готовому отверстию, но бывают случаи, когда необходимо сделать углубление без предварительного сверления. И в том, и в другом вариантах используют инструмент зенковку разных конструкций.

Сам процесс зенкования очень прост: специальным резцом снимают фаску на отверстии. Чем больше металла снято, тем больше получается углубление. Форма зенковки обычно коническая. Здесь главное – соблюсти строгую центровку режущего элемента и отверстия: должна быть идеальная соосность. В противном случае будет наблюдаться смещение углубления относительно отверстия, и шляпка винта не сможет в него войти.

Чтобы выполнить операцию зенкования для получения фасок и для углублений, необходимо пройти следующие этапы технологического процесса:

Измерить шляпку резьбового метиза, под который будет производиться углубление (имеются в виду как диаметр, высота, так и угол скоса, если шляпка имеет конструкцию под потай).
Подобрать соответствующую зенковку и закрепить ее в сверлильном или токарном оборудовании.
Строго соблюдая соотношение осей, закрепить напротив резца заготовку с отверстием.
Включить сверлильное оборудование и выставить необходимое количество оборотов (если это позволяет схемотехника станка) или заведомо подобрать необходимый инструмент под параметры оборудования.
Провести зенкование отверстия.

Расчет размеров глухих резьбовых отверстий

Глухое резьбовое отверстие выполняется в следующем порядке: сначала высверливается отверстие диаметра d1 под резьбу, затем выполняется заходная фаска Sx45º (рис. 8,а) и, наконец, нарезается внутренняя резьба d (рис. 8,б). Дно отверстия под резьбу имеет коническую форму, а угол при вершине конуса φ зависит от заточки сверла. При проектировании принимается φ = 120º (номинальный угол заточки сверл). Вполне очевидно, что глубина резьбы должна быть больше длины ввинчиваемого резьбового конца крепежной детали. Между окончанием резьбы и дном отверстия тоже остается некоторое расстояние а, называемое «недорез».

Из рис. 9 становится ясен подход к назначению размеров глухих резьбовых отверстий: глубина резьбы h определяется как разница стяжной длины L резьбовой детали и суммарной толщины H притягиваемых деталей (может быть одна, а может быть их и несколько), плюс небольшой запас резьбы k, обычно принимаемый равным 2-3 шагам Р резьбы

h = L – H + k,

где k = (2…3) Р.

Рис. 8. Последовательность выполнения глухих резьбовых отверстий

Рис. 9. Крепление винтом в сборе

Стяжная длина L крепежной детали указывается в ее условном обозначении. Например: «Болт М6 х 20.46 ГОСТ 7798-70» – его стяжная длина L = 20 мм. Суммарная толщина притягиваемых деталей H высчитывается из чертежа общего вида (в эту сумму следует добавить и толщину шайбы, подложенной под головку крепежного изделия). Шаг резьбы Р также указывается в условном обозначении крепежной детали. Например: «Винт М12 х 1,25 х 40.58 ГОСТ 11738-72» — его резьба имеет мелкий шаг Р = 1,25 мм. Если шаг не указывается, то по умолчанию он основной (крупный). Катет заходной фаски S обычно принимают равным шагу резьбы Р. Глубина N отверстия под резьбу больше значения h на размер недореза а:

N = h + a.

Некоторое отличие расчета размеров резьбового отверстия под шпильку состоит в том, что ввинчиваемый резьбовой конец шпильки не зависит от ее стяжной длины и толщин притягиваемых деталей. Для представленных в задании шпилек ГОСТ 22032-76 ввинчиваемый «шпилечный» конец равен диаметру резьбы d, поэтому

h = d + k.

Полученные размеры следует округлить до ближайшего большего целого числа.

Окончательное изображение глухого резьбового отверстия с необходимыми размерами приведено на рис. 10. Диаметр отверстия под резьбу и угол заточки сверла на чертеже не указывают.

Рис. 10. Изображение глухого резьбового отверстия на чертеже

В таблицах справочника приведены значения всех расчетных величин (диаметры отверстий под резьбу, недорезы, толщины шайб и пр.).

Необходимое замечание: применение короткого недореза должно быть обосновано. Например, если деталь в месте расположения в ней резьбового отверстия недостаточно толстая, а сквозное отверстие под резьбу может нарушить герметичность гидравлической или пневматической системы, то конструктору приходится «ужиматься», в т.ч. укорачивая недорез.

h = L – H + k,

где k = (2…3) Р.

Рис. 8. Последовательность выполнения глухих резьбовых отверстий

Рис. 9. Крепление винтом в сборе

N = h + a.

h = d + k.

Полученные размеры следует округлить до ближайшего большего целого числа.

Рис. 10. Изображение глухого резьбового отверстия на чертеже

Назначение и особенности зенкования

Основная сфера применения зенкования – в технологических процессах при изготовлении станков, механизмов и сборке металлоконструкций. С помощью этой операции добиваются решения следующих задач:

В предварительно изготовленных отверстиях получают углубления в форме цилиндра или конуса.
Формируют плоскости опорного значения в районе отверстий.
Зенкование отверстий позволяет получить каналы со снятой в них фаской.
Формирование углублений для сокрытия элементов резьбового крепежа.

Зенкование отверстий имеет свои особенности; они обусловлены типом металла, который подвергается обработке, конструкцией резца и конечной задачей операции:

Если проводится обработка чугунных деталей или металлов на основе твердых сплавов, то в рабочую область следует подавать специальную эмульсию для охлаждения.
Рабочие обороты вала двигателя должны соответствовать рабочим оборотам зенковки. Для инструмента из быстрорежущей стали обороты всегда меньше, чем для инструмента с напайками из твердого сплава.
Для выборки под потайную шляпку винта используют конический резец с углом торцевых ножей, равным углу конуса шляпки.

Зенковку делают на самом последнем этапе после зенкерования и развертки.

Отличия зенкерования от зенкования

Зенкование и зенкерование – совершенно разные операции по обработке отверстий. Процесс зенкерования связан с воздействием на весь просверленный канал. И цель зенкерования в том, чтобы выровнять это отверстие, сделать его более качественным с точки зрения всех геометрических показателей и чистоты поверхности канала. Для зенкерования разработан свой специализированный инструмент (зенкер), основные ножи которого расположены по спирали вдоль всего тела инструмента (длина тела, как правило, превышает длину канала отверстия).
Зенковка работает только с частью отверстия в его начале. Ее основная задача – сделать потай или снять фаску. Поэтому в инструменте предусмотрены в основном ножи на торце. Единственное, что общего между зенкером и зенковкой, – они приводятся в движение при помощи одинаковых станков.

Оборудование и инструменты

Главный инструмент, которым выполняют зенкование, называется зенковкой. Это тип резца, состоящий из рабочей части и хвостовика. Рабочая часть имеет несколько режущих кромок, за хвостовик инструмент крепится в патроне оборудования. Бывают резцы конической и цилиндрической формы. Сырьем для изготовления зенковок служит сталь инструментальная углеродистая либо легированная.

Зенковки конического типа характеризуются углом наклона ножа. Наиболее используемые элементы с углами конуса 120, 90, 60 и 30 градусов. Резцы цилиндрического типа на торце имеют зубья. Этих зубьев может быть от 8 до 4 штук. Кроме этого, у цилиндрического инструмента есть направляющий по отверстию элемент, который называется цапфой. Благодаря такому элементу цилиндрический резец всегда имеет соосность с отверстием, которое он обрабатывает.

Для зенкования отверстий разработаны также специальные державки, куда вставлены зенковки. У них могут быть ограничители вращающегося и невращающегося типа.

ПОСМОТРЕТЬ Резцы для зенкования на AliExpress →

Виды инструментов для обработки отверстий

И зенковка, и зенкер по своим геометрическим параметрам должны соответствовать требованиям, которые указывают соответствующий ГОСТ или Технические условия (ТУ). Рабочая часть зенкера состоит из множества режущих лезвий. Используется он для того, чтобы выполнять обработку отверстий, предварительно полученных методом сверления. В зависимости от конструктивного исполнения и сферы применения различают следующие виды зенкеров.

Цилиндрические инструменты, на рабочую часть которых нанесено покрытие из износоустойчивого материала. Зенкеры данного типа, требования к которым регламентирует ГОСТ 12489-71, выпускаются с диаметрами от 10 до 20 мм.
Цельные зенкеры конического типа, выпускаемые в диапазоне диаметров 10–40 мм. Материалом для изготовления этих инструментов, характеристики которых должны соответствовать требованиям ТУ 2-035-923-83, может выступать легированная быстрорежущая сталь, а также инструментальные стальные сплавы. При этом на рабочую поверхность такого зенкера наносится износоустойчивое покрытие. Инструменты, относящиеся к данной категории, могут использоваться для обработки отверстий, выполненных в стальных и чугунных деталях.
Зенкеры цельного насадного типа, диаметр которых может находиться в интервале 32–80 мм. Они изготавливаются в соответствии с требованиями, которые устанавливает ГОСТ 12489-71.
Конические зенкеры, которые могут быть двух типов: тип 1, выпускаемый по ГОСТ 3231-71, и тип 2 – насадной зенкер, требования к характеристикам которого регламентируются положениями того же нормативного документа. Зенкеры двух данных типов отличаются только наличием пластин на их рабочей части, которые изготавливаются из твердосплавного материала.

Зенкер с направляющей цапфой

Зенковка также относится к категории многолезвийных режущих инструментов, но от зенкера ее отличает перечень технологических задач, которые можно решать с ее помощью. В частности, используя ее, можно выполнять углубления в предварительно выполненных отверстиях, формировать на их поверхности фаски и т.д. Различают следующие виды зенковок в зависимости от их конструктивного исполнения.

Конические зенковки, рабочая поверхность которых может изготавливаться с углами 60, 90 и 120°. Производство таких зенковок регламентирует ГОСТ 14953-80Е, а используются они для обработки отверстий под крепежные элементы, металлические изделия, а также для снятия внутренних фасок.
Зенковки цилиндрического типа, которые могут выпускаться с коническим или цилиндрическим хвостовиком, а также с износоустойчивым покрытием на рабочей поверхности. Нормативным документом, положениями которого регламентируются требования к характеристикам цилиндрических зенковок, является ГОСТ 2И22-2-80. При помощи такого инструмента обычно обрабатывают поверхности опорного типа.

Обозначение зенковки на чертеже

На производстве зенкование отверстий выполняют по чертежу. Зенковка на чертеже отображается прописными и заглавными латинскими буквами и арабскими цифрами. Значение букв и цифр следующее:

d1 – указывает на основной диаметр канала;
d2 – на диаметр зенкования;
L1 – отображает показатель длины цилиндрического канала;
L3 – это глубина зенкования;
L4 – указывает на глубину фаски;
j – это размер угла зенкования центральный;
α (альфа) – размер угла фаски.

Уважаемые посетители сайта: инженеры машиностроения, мастера и просто ориентирующиеся в теме, – поддержите обсуждение в комментариях! Нам очень важны ваши профессиональные замечания.

Геодезический контроль при строительстве котлована

При планово-высотной разбивке котлована его контур выносят на местность по данным чертежа, где указаны размеры котлована по верхней бровке и низу, план фундаментов и отметки его подошвы (глубина заложения). Линии нулевых работ (верхнюю бровку котлована) обозначают кольями или рисками на обноске. В процессе рытья котлована определяют текущую глубину выемки и следят, чтобы не было углубления ниже проектной отметки его дна. Нижний контур котлована должен соответствовать проектным очертаниям и размерам.
В процессе производства земляных работ глубину котлована систематически контролируют с помощью постоянных визирок, прикрепленных к обноске, и переносных (ходовых) визирок. При

рытье котлована перебор грунта не допускается.

При сооружении глубоких и значительных по размерам котлованов на их дне и на уступах устанавливают временные реперы. Отметку на дно таких котлованов передают по схеме, представленной на рис.8.

Рис.8. Передача отметки на дно котлована

Из рисунка видно, что отметки точек С и D будут

Нс = НА + а – (b+d),

НD = HA + a – (l + ƒ),

где а,d, ƒ – отсчеты по рейкам, установленным в точках А, С и D,

l и b – отсчеты по рулетке.

Для контроля отметки на дно котлована передаются от двух рабочих реперов с изменением положения подвески рулетки.

Практически отметку на дно котлована передают с точностью ± 1 см.