Развертки применяют главным образом для окончательной обработки отверстий 6 – 9-го квалитета точности с шероховатостью поверхности Rа = 0,32…0,25 мкм. Процесс развертывания принципиально не отличается от процесса зенкерования. Здесь та же кинематика резания, что и при зенкеровании.

Однако при развертывании точность обработки отверстий выше, а шероховатость поверхности ниже, чем при зенкеровании. Это объясняется тем, что развертки имеют большее число режущих зубьев и удаляют меньший припуск. В результате уменьшается толщина срезаемого слоя, улучшается направление и повышается устойчивость в работе, что благоприятно влияет на точность обработки. Кроме того, развертки, как чистовой инструмент, делаются более качественно и более точно, чем зенкеры. Во всех случаях под развертывание отверстие предварительно обрабатывают сверлением, зенкерованием, растачиванием.

Развертки изготовляют из инструментальных быстрорежущих сталей Р18 и Р9 и из сталей 9ХС (инструментальная легированная сталь, хромокремнистая) и У12А (инструментальная углеродистая сталь). Твердыми сплавами ручные развертки не оснащают.

Количество вольфрама в стали Р9 понижено в 2 раза по сравнению со сталью Р18, а количество ванадий повышено, что делает эту сталь по режущим свойствам, при обработке конструкционных углеродистых сталей, равноценной стали Р18. Но заготовки из этой стали плохо поддаются шлифованию и отделке, а потому сталь Р9 не рекомендуется для изготовления инструментов, для которых операция шлифования является трудоемкой.

Ручные развертки применяют для обработки цилиндрических и конических отверстий вручную. Развертки диаметром 3 – 40 мм имеют цилиндрический хвостовик с квадратом, которым они закрепляются в воротке. Для уменьшения осевой силы резания и лучшего направления развертки во время ее врезания угол заборного конуса у режущей части делают небольшим, а длину калибрующей части больше, чем у машинных разверток. В остальном режущая часть ручных разверток не отличается от машинных.

Конические развертки служат для обработки конических отверстий под конические штифты, коническую резьбу, метрические конусы, конусы Морзе и др. Предварительное цилиндрическое отверстие подготавливается сверлением, зенкерованием. Конические развертки, как правило, выполнены концевыми с коническим или цилиндрическим хвостовиком для закрепления в патроне станка или ручного воротка.

На рисунке 1 показаны чистовые конические развертки.

Рисунок1. - Конические развертки

Рисунок 2. - Части и элементы цилиндрической развертки

Цилиндрические развертки имеют наибольшее применение в машиностроении и приборостроении. Независимо от конструктивных разновидностей режущие элементы у них почти одинаковы.

Ручные развертки диаметром 1 – 2,8 мм приведены в ГОСТ 7722 – 70. Конструкции и размеры ручной цилиндрической развертки диаметром 1 – 71 мм приведены в ГОСТ 7722 – 70. При назначении исполнительных размеров разверток следует пользоваться ГОСТ 13779 – 68 и ГОСТ 7722 – 70.

На рисунке 2 показаны основные части и элементы цельной цилиндрической развертки. Развертка состоит из рабочей части l₁ шейки l₂ и хвостовика l₃, который служит для закрепления развертки и выполняется цилиндрическим для разверток диаметром 1 – 9 мм или коническим в виде конуса Морзе 1 – 3 для разверток диаметром 10 – 32 мм.

Рабочая часть состоит из режущей части В и калибрующей части Г, которая, в свою очередь, имеет цилиндрический участок Д, и участок с обратной конусностью Е. Направляющий конус Е служит для предохранения от повреждения начала режущей части и облегчения попадания развертки в отверстие. Конус имеет угол 2φ = 90°.

Рисунок 3. - Схема расположения допуска на диаметр развертки

δ_А – допуск на диаметр отверстия; δ_р – допуск на диаметр развертки; δ₁ – величина разбивки отверстия; δ₂ – допуск на погрешность изготовления диаметра развертки; δ₃ – запас на изнашивание развертки

Основными конструктивными элементами рабочей части развертки являются диаметр, длина соответствующих участков, угол заборного конуса, число и направление зубьев, размеры и форма стружечных канавок, а также геометрия зубьев.

Диаметр развертки на цилиндрическом участке калибрующей части зависит от диаметра обработанного отверстия. При определении диаметра развертки необходимо учитывать разбивку отверстия разверткой, допуск на изготовление развертки, изнашивание развертки.

Чистовые цилиндрические ручные развертки изготавливаются для обработки отверстии с полями допусков по К6, I_s6, Н6, G6, N7, М7, К7,I_s7, Н7, G7, F8, Е8, Н8, F9, D9, Н9, Н10, Н11, Р7 и Е9 – по ГОСТ 13779 – 77.

Черновые – с полем допуска по U8.

На рисунке 3 показана схема расположения допуска на диаметр развертки с учетом приведенных выше основных положений.

Диаметр развертки в начале режущей части (заборного конуса) делается меньше диаметра предварительно подготовленного отверстия на 0,3 – 0,4 припуска под развертывание. Это необходимо, чтобы обеспечить свободный вход и улучшить первоначальное направление развертки в отверстие.

Диаметр в конце калибрующей части принимается меньше диаметра на цилиндрическом участке. В результате создается обратный конус.

Опыт показывает, что обратная конусность уменьшает разбивку отверстия и снижает трение ленточек развертки об обработанную поверхность, а также облегчает обратный вывод ее из отверстия. Уменьшение диаметра к хвостовику делается на 0,010 – 0,015 мм для ручных разверток. Вследствие незначительной конусности у ручных разверток уменьшение диаметра к хвостовику часто начинается сразу от режущей части.

Длина рабочей части развертки l₁изменяется сравнительно в широких пределах. По ГОСТ 1672 – 80 и ГОСТ 11172 – 70 длина l₁ ≈ (4 ÷ 2) D, если диаметр развертки более 3 мм, и l₁ ≈ (20 ÷ 5) D для диаметров 0,1 – 3 мм.

Длина режущей части зависит от припуска под обработку и угла заборного конуса 2φ. Половина этого угла – угол наклона режущей части – является углом в плане. Чем больше угол φ, тем при прочих равных условиях короче длина режущей части, тем меньше времени требуется на врезание развертки, увеличивается толщина срезаемого слоя и более интенсивно изнашиваются режущие зубья, возрастает осевая составляющая силы резания, затрудняется продвижение развертки и ухудшается ее первоначальное направление. Главный угол в плане φ принимается в зависимости от способа применения разверток, от качества обрабатываемого материала и от вида обрабатываемого отверстия. Для ручных разверток, чтобы преодолеть меньшую осевую силу, φ = 1 ÷ 2° для всех обрабатываемых материалов. Для обработки глухих отверстий φ = 45 ÷ 60° для ручных разверток. Поэтому в среднем длина режущей части В принимается l₄ ≈ 0,25l₁ для ручных разверток.

Длина цилиндрического участка калибрующей части Д принимается равной l₇ = (0,5 ÷ 0,4) l₁. Длина участка с обратной конусностью Е принимается l₈ ≈ (0,25 ÷ 0,5) l₁. Однако слишком большую длину обратного конуса делать нежелательно. Развертки, у которых длина обратного конуса на калибрующей части равна 3 – 5 мм, хорошо зарекомендовали себя в работе, особенно при развертывании коротких отверстий.

Число и направление зубьев. У разверток число зубьев z делается больше, чем число зубьев у зенкеров, для того чтобы получить отверстие более высокой точности и низкой шероховатости, и принимается 6 – 14 в зависимости от диаметра.

Для лучшего контроля число зубьев у разверток, как правило, четное. Развертки изготовляют с равномерным и неравномерным окружным шагом зубьев.

Рисунок 3. - Форма и геометрия зубьев развертки

Профиль и геометрия зубьев. У разверток профиль зубьев обычно трапециевидный (рисунок 3, а, б). Для увеличения объема стружечной канавки при обработке вязких металлов у разверток средних и крупных размеров иногда спинка зуба делается вогнутой (рисунок 3, в).

После термообработки зубья затачивают с необходимой геометрией (см. рисунок 3). На режущей части зубья затачиваются остро, т. е. задний угол α = 6 ÷ 8º образуется сразу же от режущей кромки. На калибрующей части вначале оставляют цилиндрическую ленточку шириной f = 0,05 ÷ 0,3 мм в зависимости от диаметра развертки, а затем заднюю поверхность затачивают под тем же углом α = 6 ÷ 8º.

Передний угол у чистовых разверток обычно равен нулю, так как они удаляют небольшой припуск и снимают малую толщину срезаемого слоя. Силы резания в этом случае получаются небольшими. Для черновых разверток рекомендуется положительный передний угол γ = 5 ÷ 10º.

Под развертывание рекомендуется оставлять припуск 0,05 – 0,20 мм на диаметр.

При развертывании вследствие незначительных величин момента, осевой силы и мощности, затрачиваемой на резание, элементы режима резания по прочности и мощности станка обычно не проверяют.