Инжиниринг оборудования и процессов для обработки материалов резанием. Особенности обработки отверстий

Москва  2021

Л.В. Седых

ИНЖИНИРИНГ ОБОРУДОВАНИЯ  
И ПРОЦЕССОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ  
МАТЕРИАЛОВ РЕЗАНИЕМ.  
ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ

Учебное пособие

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

№ 4367
МИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

«МИСиС»

ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА

Кафедра инжиниринга технологического оборудования

УДК 621.9 
 
С28

Р е ц е н з е н т 

канд. техн. наук, доц., доцент кафедры обработки металлов давлением 

НИТУ «МИСиС» М.Н. Скрипаленко

Седых Л.В.

С28  
Инжиниринг оборудования и процессов для обработки 
материалов резанием. Особенности обработки 
отверстий : учеб. пособие / Л.В. Седых. – М. : Изд. Дом 
НИТУ «МИСиС», 2018. – 116 с.

ISBN 978-5-907227-46-0

В учебном пособии рассматриваются основные методы обработки 
отверстий резанием. Приведены основные виды отверстий. 
Предложены технологическое оборудование и технологическая оснастка 
для их производства. Рассмотрены формообразующие движения, 
применяемые в процессах обработки отверстий резанием.

Для студентов, обучающихся в бакалавриате и магистратуре 

по направлениям подготовки соответственно 15.03.02 и 15.04.02 
«Технологические машины и оборудование» и выполняющих курсовой 
проект по курсу «Инжиниринг оборудования и процессов 
для обработки материалов резанием».

УДК 621.9

 Л.В. Седых, 2021

ISBN 978-5-907227-46-0
 НИТУ «МИСиС», 2021

Оглавление

Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1 Виды отверстий и их назначение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.1 Классификация отверстий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
1.2 Крепежные отверстия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
1.3 Ответственные отверстия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
1.4 Профильные отверстия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
1.5 Глубокие отверстия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

2 Метод обработки отверстий сверлением  . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.1 Технологические операции сверления,  
рассверливания, нарезания резьбы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
2.2 Технологическое оборудование для сверления . . . . . . . .17
2.3 Технологическая оснастка для сверления . . . . . . . . . . . .21

3 Методы обработки отверстий зенкерованием и 
развертыванием . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.1 Технологические операции зенкерования, 
развертывания, зенкования и цекования . . . . . . . . . . . . . . .29
3.2 Технологическое оборудование для зенкерования 
и развертывания  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
3.3 Технологическая оснастка для зенкерования 
и развертывания  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37

Метод обработки отверстий растачиванием . . . . . . . . . . . . . . 51

4.1 Технологическая операция растачивания  . . . . . . . . . . .51
4.2 Технологическое оборудование для растачивания . . . . .56
4.3 Технологическая оснастка для растачивания . . . . . . . . .61

5 Метод обработки отверстий «глубокое сверление» . . . . . . . 67

5.1 Технологическая операция глубокого сверления . . . . . .67
5.2 Выбор технологического оборудования  
для глубокого сверления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
5.3 Анализ и выбор технологической оснастки  
для глубокого сверления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73

6 Метод обработки отверстий протягиванием . . . . . . . . . . . 108

6.1 Технологическая операция протягивания  . . . . . . . . . .108
6.2 Технологическое оборудование для протягивания . . . .111
6.3 Технологическая оснастка для протягивания  . . . . . . .113

Библиографический список  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

Предисловие

Современное машиностроительное производство явля-

ется основой интенсификации производства и в значительной 
степени влияет на развитие различных отраслей народного хо-
зяйства. Продукция, выпускаемая в машиностроении, разноо-
бразна по своему служебному назначению и принципу работы. 
Значительное место в технологических процессах производ-
ства различных деталей отводится получению отверстий раз-
личными способами.

В учебном пособии «Инжиниринг оборудования и про-

цессов для обработки материалов резанием» рассматриваются 
основные методы обработки отверстий резанием.

В главе 1 «Виды отверстий и их назначение» предложе-

на классификация основных видов отверстий, применяемых 
в машиностроении, рассматриваются примеры их исполнения 
в различных деталях.

В главах 2 и 3 «Метод обработки отверстий сверлением» 

и «Методы обработки отверстий зенкерованием и развертыва-
нием» предложены особенности обработки крепежных отвер-
стий, формулы для расчета основных режимов резания при их 
производстве, технологическое оборудование и технологиче-
ская оснастка для сверлильных операций.

В главе 4 «Метод обработки отверстий растачиванием» 

рассмотрены особенности технологических операций и пред-
ложены схемы для обработки отверстий различных размеров 
и точности, предложены технологическое оборудование и тех-
нологическая оснастка для расточных операций.

В главе 5 «Метод обработки отверстий «глубокое сверле-

ние»» изучены некоторые проблемы, возникающие при обра-
ботке глубоких отверстий на универсальных станках, и пред-
ложены варианты их решения.

В главе 6 «Метод обработки отверстий протягиванием» 

рассмотрена специфика технологической операции протяги-
вания для получения профильных отверстий, предложены 
технологическое оборудование и технологическая оснастка 
для их производства. 

1 Виды отверстий и их назначение

1.1 Классификация отверстий

Трудно представить современное машиностроительное 

производство без использования различных видов отверстий. 
На их долю приходится большое количество технологических 
операций [1]. Отверстия можно увидеть в приборах, различ-
ных металлоконструкциях, строительстве, станкостроении и 
других отраслях промышленности. Формы и размеры отвер-
стий достаточно разнообразны: от гладких небольшого диа-
метра и длины до ступенчатых крупногабаритных. Отверстия 
в деталях имеют различное служебное назначение: крепеж-
ные, соединительные, базовые, глубокие. Каждое из них обла-
дает уникальными особенностями.

Таким образом, отверстия бывают разных размеров, 

геометрических форм, конструкций, поэтому существуют раз-
личные стандарты, в которых приводится их классификация. 
Пример классификации отверстий, используемых в машино-
строении:

 - по назначению: крепежные, ответственные, профиль-

ные, глубокие;

 - по методу обработки – получаемые следующими мето-

дами: сверлением, зенкерованием, развертыванием, нарезани-
ем резьбы, растачиванием, глубоким сверлением;

 - по форме: цилиндрические, ступенчатые, конические, 

фасонные, сквозные, глухие.

1.2 Крепежные отверстия

В машиностроении одними из наиболее распростра-

ненных являются крепежные отверстия. Ни одни из произ-
водственных объектов, сборочных единиц, приборов, сбо-
рочных узлов не обходятся без применения крепежных 
изделий – винтов, болтов, шпилек, гаек, штифтов, которые 
являются частью разъемных соединений деталей машин 
(рисунок 1.1).

Назначение штифтов – зафиксировать взаимное рас-

положение деталей относительно друг друга. Болты и винты 
служат для соединения различных частей деталей. Особенно-
стью конструкции таких отверстий является наличие или от-
сутствие резьбы.

1 – сквозное отверстие под фундаментный болт;  
2 – крепежное отверстие под винт крышки люка; 
3 – крепежные изделия (винты, болты, штифты)

Рисунок 1.1 – Сборка редуктора в 3D

Крепежные отверстия изготавливают (рисунок 1.2):
 - глухими, которые обрабатывают на заданную глубину;
 - сквозными, которые проходят через всю толщину детали.

Квалитет крепежных отверстий – 11…12. Они изготав-

ливаются, как правило, на сверлильных станках.

Рисунок 1.2 – Крепежные отверстия

1.3 Ответственные отверстия

Ответственные отверстия изготавливают в различных 

деталях, которые входят в состав приборов, станков, автомо-
билей и т.п. Они бывают различной формы: цилиндрические, 
ступенчатые, конические, фасонные, гладкие. Разнообразие 
ответственных отверстий очень велико, поэтому рассмотрим 
несколько примеров.

Цилиндрическое отверстие Ø30H7 (рисунок 1.3), пред-

назначено для базирования зубчатых колес на валах редукто-
ров, коробок скоростей.

Отверстия под подшипники в корпусе редуктора (рису-

нок 1.4) имеют квалитет 7. Особенностью конструкции явля-
ется их расположение попарно на одной оси в противополож-
ных стенках детали.

Рисунок 1.3 – Фрагмент чертежа зубчатого колеса

Рисунок 1.4 – 3D-модель корпуса редуктора

Деталь «башмак рессоры» (рисунок 1.5) входит в кон-

струкцию задней балансирной подвески. Балансирное устрой-
ство образуется башмаком и кронштейном балансира, соз-
давая нежесткое крепление и передавая крутящий момент. 
Башмак рессоры представляет собой корпусную деталь со сту-
пенчатым ответственным отверстием (на рисунке 1.5 выделе-
но красным цветом), которое служит для базирования двух 
втулок, выполняющих роль подшипников для оси балансира. 
Точность отверстия назначается в соответствии со стандарта-
ми [2].

Ответственные отверстия имеют квалитет 5…8. Обработ-

ка таких отверстий – трудоемкий технологический процесс, 
получить их сложнее, чем наружные поверхности тел враще-
ния такого же квалитета. Для производства используют рас-
точные станки.

Рисунок 1.5 – Фрагмент чертежа детали «башмак 

рессоры»

1.4 Профильные отверстия

Профильные отверстия бывают разных форм и на-

значения: отверстия со шпоночными пазами служат для за-
крепления и фиксации деталей, например зубчатых колес 
в сборочных узлах; шлицевые применяют, когда необходимо 
обеспечить высокие требования к соосности соединяемых де-
талей с передачей большого крутящего момента.

Одними из наиболее распространенных профильных от-

верстий являются шлицевые. Шлицевые соединения служат 
для сборки с валами различных тел вращения: зубчатых ко-
лес, шкивов, муфт, маховиков.

Форма профильного шлицевого отверстия представлена 

на рисунке 1.6.

Профильные отверстия изготавливают с разной точ-

ностью. Их производят несколькими методами: долблением, 
протягиванием, прошиванием.

Рисунок 1.6 – Пример шлицевого отверстия

1.5 Глубокие отверстия

В настоящее время на предприятиях различных отрас-

лей промышленности имеется высокий спрос на получение 
глубоких высококачественных отверстий.

Конструктивной особенностью глухих отверстий явля-

ется отношение их длины l к диаметру d:

5.
l
d
δ =
≥

К таким деталям предъявляются высокие требования, 

которые в первую очередь связанны с необходимостью обе-
спечения соответствия отверстия заданным параметрам, про-
изводительности процесса, а также качеству поверхности и 
ее форме.

Необходимость 
производства 
глубоких 
отверстий 

с заданными параметрами связана с тем, что они могут при-
меняться для подведения смазки и охлаждения к различным 
деталям механизмов, используемых на производстве. Несо-
ответствие отверстия заданным параметрам может привести 
к повышенному износу механизма и, как следствие, к увели-
чению затрат на обслуживание и повышению себестоимости 
производимой продукции. Примером таких глубоких отвер-
стий служит основной вал конусной дробилки (рисунок 1.7).

Рисунок 1.7 – Эскиз основного вала конусной 

дробилки

Еще одним примером производства глубоких отверстий 

может служить обработка ружейных стволов. Производство 
глубоких отверстий с заданной точностью поможет открыть