Зенкеры и зенковки, применение и отличия

Для обработки отверстий применяется несколько видов инструментов, в том числе зенкеры, зенковки, цековки. Практика их применения часто сопровождается путаницей в названиях. Например, в тендерной документации встречаются заказы на «конические зенкеры», при этом указывается ГОСТ 14953-80, описывающий конические зенковки. Эти инструменты схожи по конструкции, в применении также есть много общего, поэтому неудивительно, что даже в технической литературе много примеров «вольного» обращения с терминологией.

Официальный источник по терминам ГОСТ 25751-83 «Инструменты режущие. Термины и определения», к сожалению, не дает ответа на вопросы: чем отличается зенкер от зенковки, зенкерование от зенкования и цекования. С этой целью рассмотрим конструкцию и применение каждого из указанных инструментов.

Зенкеры

Определение

В соответствии с ГОСТ 25751-83 «Инструменты режущие, термины и определения» зенкер определяется как «осевой режущий инструмент для повышения точности формы отверстия и увеличения его диаметра». Сразу отметим, что данный вид инструмента не предназначен непосредственно для сверления отверстий. Также отметим, что в определении зенкера ничего не говорится об изменении формы отверстия. Это важная деталь, и она будет полезна в дальнейшем. Зенкеры устанавливаются на сверлильные станки.

Конструкция зенкера

Для описания конструкции зенкеров удобно разделить их два класса – зенкеры с хвостовиками и насадные зенкеры. 
Зенкеры с цилиндрическими и коническими хвостовиками
Конструкция таких зенкеров во многом схожа с конструкцией спирального сверла (рис.1).

Рис.1 Зенкер цельный с коническим хвостовиком: а) для сквозных отверстий, в) для глухих отверстий, с) с твердосплавными пластинами

Инструмент так же состоит из рабочей части, соединительной части (шейки) и хвостовой части (хвостовика). Отличие от сверла  заключается в форме и количестве режущих кромок на рабочей части. В частности, по ГОСТ 12489-77 у зенкеров по три лезвия на торцевой и цилиндрической поверхности.

Зенкер с цилиндрическим или коническим хвостовиком может быть цельным ГОСТ 12489-77 (вся рабочая часть из быстрорежущей стали), или с твердосплавными вставками (ГОСТ 3231-71). Кроме того, каждый из типов выпускается в двух вариантах: для глухих и сквозных отверстий (рис.1, в)). У зенкеров для сквозных отверстий угол главного лезвия φ имеет значения 45 или 60 градусов, у зенкеров с твердосплавными пластинами φ=60⁰, у всех типов зенкеров для глухих отверстий φ=90⁰.

Насадные зенкеры

Зенкеры насадные не имеют хвостовой части. Вместо хвостовика для крепления на оборудовании в них предусмотрен внутренний конус для оправки (рис2). Также конструкция этого типа отличается большим количеством лезвий. В цельных насадных зенкерах по ГОСТ 12489-77 предусмотрено четыре зуба и соответственно четыре спиральных канавки. Дальнейшее разбиение насадных зенкеров на типы идентично классу с хвостовиками.

Рис.2 Зенкер насадной: а) цельный, в) с твердосплавными пластинами

Применение зенкеров

Зенкер устанавливается на сверлильный станок и применяется в технологических операциях зенкерования, направленных на повышение качества отверстий – улучшение чистоты поверхности, получение более точной цилиндрической формы. Соответственно, у зенкера главная часть – это цилиндрический участок рабочей части. С помощью зенкерования отверстия доводят до 4 – 5  класса точности с квалитетом Н11 и чистотой поверхности, соответствующей 5-6 классу. Необходимый результат достигается за счет более высокой жесткости инструмента, а также за счет большего количества лезвий по сравнению со сверлом. 

Подчеркнем, что во всех перечисленных ГОСТах описываются зенкеры с рабочей частью исключительно цилиндрической формы. В описаниях конструкций стандартных зенкеров нет формулировок «конический зенкер» и отсутствуют чертежи зенкеров с конической рабочей частью. Т.е. результат применения стандартного зенкера – цилиндрическое отверстие постоянного диаметра.

Зенковки

В ГОСТ 25751-83 «Инструменты режущие. Термины и определения» зенковки определяются как «осевой режущий инструмент для повышения точности формы отверстия и увеличения его диаметра». Как видим, определение ничем не отличается от определения зенкера, что указывает на его неполноту. Определение не дает информации об отличии зенковок от других инструментов, поэтому переходим к краткому описание операции зенкования, чтобы подчеркнуть разницу между зенкерованием и зенкованием.

Технологическая операция зенкования

Зенкование наряду со сверлением, зенкерованием, разверткой входит в список технологических операций по обработке отверстий. Каждая из перечисленных операций имеет свой смысл и определенное назначение. Сверление необходимо для получения отверстий и черновой обработки, зенкерование – получистовая обработка и увеличение диаметра, развертка – чистовая обработка. Во всех случаях акцент сделан на обработке цилиндрической поверхности.

Указанные операции и соответствующие инструменты применяются для обработки как сквозных, так и глухих отверстий. Причем, в случае глухих отверстий сверла и зенкеры не предназначены для обработки торца углубления. Кроме того, сверла и зенкеры не предназначены для изменения цилиндрической формы отверстия в коническую.

Вместе с тем в промышленности существует обширный класс задач, где необходимо качественно снять фаску с входного участка отверстия, получить точное цилиндрическое углубление под болты, шайбы, пружины, прокладки и пр. с одновременной подрезкой торца. Также требуется получение стандартных конических углублений для центровых отверстий, для формирования опорных поверхностей под детали крепежа, обработки конических поверхностей седел клапанов и т.д. Для решения таких задач применяется операция зенковки и разработан специальный инструмент – зенковка.

Конструкция зенковки

Зенковки относятся к осевым, многолезвийным режущим инструментам. В технической литературе описывается два зенковок: конические и цилиндрические (цековки). Стандарты четко разделены. Есть стандарт для конических зенковок – ГОСТ   14953-80, и есть стандарт для цилиндрических -- ГОСТ 25751-73. Причем стандарте для обозначения цилиндрических зенковок используется только одно название – цековки.

Конические зенковки

Название инструмента обусловлено формой рабочей части. Конические зенковки применяются для снятия фасок, обработки конических опорных поверхностей, получения центровых отверстий. Инструмент широко применяется, номенклатура стандартизирована. Типы и основные размеры инструментов данного вида описываются в ГОСТ  14953-80 «Зенковки конические. Технические условия». В соответствии с этим нормативом выпускается 4 типа центровочных зенковок и 7 типов для обработки конических опорных поверхностей, всего 11 типов. Классификация в соответствии с назначением приведена в таблице 1, на рис.3 показана коническая центровочная зенковка 2-го типа и зенковка для конических углублений (отверстий) 5,6,7-го типа.

Рис.3. Конические зенковки: а) центровочная 2-го типа, б) для конических опорных поверхностей.

Таблица 1. Типы зенковок

Центровочными зенковками обрабатываются предварительно засверленные1 отверстия диаметром до 8 мм включительно. Конические опорные поверхности создаются на базе отверстий диаметром 1,6 – 25,0 мм. Передний угол стандартных зенковок для обработки конических опорных поверхностей всегда равен нулю, т.е. зубья расположены радиально.

Цилиндрические зенковки

Более правильное название данного вида – цековка. Цилиндрическая зенковка – это «осевой многолезвийный инструмент для обработки цилиндрического и (или) торцового участка отверстия заготовки» (по ГОСТ 25751-73). Инструмент применяется для обработки цилиндрических углублений под шестигранные головки болтов и винтов, шестигранные гайки с шайбами и без шайб, под цилиндрические и полукруглые головки винтов со шлицем и под цилиндрические головки винтов с углублением под ключ «шестигранник».

В конструкции цековок всех типов предусмотрена направляющая цапфа (рис. 4). Элемент необходим для устранения радиальных биений в момент зарезки, приводящих к искажению формы отверстия и выкрашиванию режущих кромок. Направляющая цапфа может быть постоянной и сменной. Более предпочтителен инструмент со сменной цапфой, позволяющий замену элемента по мере износа.

Рис.4. Цековки (цилиндрическая зенковка): а) со сменной цапфой, б) с постоянной цапфой

Особенностью конструкции является обратная конусность – диаметр D равномерно уменьшается по направлению к хвостовику. У инструмента из быстрорежущей стали уменьшение идет по всей длине рабочей части со значением 0,08-0,16 мм на 100 мм длины, у инструмента с твердосплавными вставками диаметр снижается по длине пластины 0,05-0,10 мм.
Стандартные цековки по ГОСТ 26258-87 имеют четыре зуба на главной режущей поверхности (торце) и выпускаются четырех типов в зависимости от вида цапфы и способа установки в оборудование.

Таблица 2. Типы

Все типы цилиндрических зенковок, представленные в табл.2, выпускаются в двух исполнениях: исполнение 1 – цельные и исполнение 2 – с впаянными твердосплавными пластинами.

Заключение

Для исключения ошибок в терминологии следует использовать стандарты для конкретного вида инструментов. Их содержание позволяет сделать ряд выводов:

1. Не существует конических зенкеров. Результат применения зенкера – цилиндрическое отверстие. Конические отверстия и углубления получаются зенковкой.
2. Зенковки отличаются от зенкера конической рабочей частью, служат для получения центровочных отверстий, конических отверстий и углублений, опорных конических поверхностей под крепеж.
3. Цилиндрические опорные поверхности под болты и винты выполняются цековкой. Цилиндрическая зенковка – название некорректное, хотя и верно передает смысл выполняемой операции.
4. Наличие направляющей цапфы сразу точно указывает на вид инструмента – цековка.

Разумеется, все сказанное действительно по отношению к стандартным инструментам и технологическим операциям, применяемым в машиностроении. В широкой практике могут применяться нестандартные инструменты, так же, как и стандартные инструменту могут использоваться в разнообразных целях. Например, зенкование может выполняться с помощью обычного сверла.