Способы. Способы извлечения сломанных метчиков
 Скачать 1.18 Mb.
|
|
Способы извлечения сломанных метчиков www. и-т-м. рф ООО « ИТМ» Страница 1 Способы извлечения сломанных метчиков В ходе работ с резьбовыми отверстиями одной из наиболее сложных ситуаций является поломка метчика и заклинивание обломка в отверстии. Это также касается и любого другого осевого инструмента, а также крепежа (болтов, шпилек и пр.). Настоящая статья рассматривает применяемые на практике способы извлечения таких обломков на примерах поломок метчиков, как наиболее распространенных и сложных случаев. В технической литературе и на форумах в Интернете описано большое количество различных способов решения этой задачи. Разнообразие способов объясняется прежде всего множеством самих обстоятельств и условий при которых возникают и устраняются поломки. Основные их проявления можно сгруппировать следующим образом: Технические условия размер отверстия. Например, очевидно, что чем меньше диаметр отверстия, тем сложнее выполнить работы без повреждения резьбы; глубина отверстия. Также очевидно, что с возрастанием глубины отверстия существенно возрастает и сложность работ; тип отверстия. Как правило, в глухих отверстиях выполнение работ заметно сложнее, чем в сквозных отверстиях; материал детали. Химический состав и физические свойства материала детали могут ограничивать применение некоторых способов или, наоборот, могут позволить применять уникальные способы. Например, если корпус детали состоит из цветных металлов или титана, стойких к воздействию кислот, то в этих случаях целесообразно применять вытравливание обломка метчика кислотой. А для случаев, когда деталь изготовлена из черных металлов, такой способ может привести к повреждению заготовки; материал метчика. Химические и физические свойства материала метчика могут также влиять на возможность его извлечения. Например, обломок твердосплавного метчика, застрявший в алюминиевой заготовке, очень сложно разрушить механическим способом без повреждения заготовки, Организационные условия : оснащенность организации необходимым оборудованием Например, применение электроэрозионных станков позволяет решать практически любые задачи по разрушению обломков метчиков в отверстиях. квалификация персонала Например, мастер высокой квалификации сможет выполнить сложную задачу по извлечению обломка метчика, не имея дорогостоящего оборудования. дефицит времени Например, при выполнении срочных работ может быть использован рискованный, но быстрый способ механического разрушения обломка, вместо, например, безопасного, но затратного по времени химического его разрушения. Способы извлечения сломанных метчиков www. и-т-м. рф ООО « ИТМ» Страница 2 Такая практика, возможно может быть выбрана, когда срочность работ важнее некоторого процента отбраковки заготовок, либо допускается на месте поврежденного отверстия выполнять новое отверстие большего диаметра, уникальность работ Например, деталь, на которой произошла поломка, очень дорогая и сложная, поэтому ее повреждение при извлечении обломка недопустимо. В этом случае применение способов с риском повреждения детали необходимо исключить. В каждом конкретном случае проведения работ, перечисленные выше обстоятельства могут проявляться в самых различных сочетаниях, что и объясняет их многообразие и различную сложность. Исходя из возможных методов удаления обломка из отверстия, все поломки по уровню сложности можно разделить на следующие уровни: I уровень сложности, когда извлечение можно выполнить с помощью вывертывания метчика из отверстия. При этом сложность в пределах этого уровня может различаться в зависимости от сложности приборов и устройств, применяемых для выворачивания обломка. II уровень сложности, когда извлечение можно выполнить только с помощью разрушения метчика. Известные способы извлечения метчиков по возрастанию их сложности можно расположить в следующем порядке: I уровень 1. Вывертывание обломка метчика за выступающую часть; 2. Вывертывание обломка метчика рожковым экстрактором; 3. Вывертывание обломка метчика самонарезающим экстрактором; 4. Вывертывание обломка метчика за сделанный в нем шлиц; 5. Вывертывание обломка метчика за приваренный к нему элемент; II уровень 6. Разрушение обломка метчика механическим способом; 7. Разрушение обломка метчика химическим способом; 8. Разрушение обломка метчика электроэрозионный способом. Следует отметить, что в приведенный порядок учитывает в первую очередь не возрастание трудоемкости способов извлечения обломка от одного к другому, а возможность их применения при более сложных поломках. Например, при одних и тех же условиях электроэрозионный способ сам по себе может оказаться и менее трудоемким, чем механический, но тем не менее он считается более сложным, так как он может быть применен и при более сложной поломке, когда механический способ будет уже не возможен. Рассмотрим особенности реализации каждого из этих способов. Способы извлечения сломанных метчиков www. и-т-м. рф ООО « ИТМ» Страница 3 1. Вывертывание обломка метчика за выступающую часть Этот способ реализуется в простейшей ситуации, когда обломок метчика хорошо доступен . Его выступающую часть захватывают и вывертывают из отверстия. Такой захват может выполняться самыми различными приспособлениями, например, плоскогубцами, клещами и другим инструментом в зависимости от наличия и удобства. Ниже, на Рис.1. приведен пример такого вывертывания с использованием одной из бит шуруповерта. Рис.1. Вывертывание обломка метчика за выступающую над поверхностью часть 2. Вывертывание обломка рожковым экстрактором Если над поверхностью детали нет выступающих частей обломка, то необходимо произвести его захват внутри отверстия. Для обломков метчиков, имеющих прямые стружечные канавки удобно применять специальные экстракторы, которые своими рожками входят в канавки обломка. На Рис.2 и Рис. 3 приведены примеры заводских и самодельных экстракторов этого типа и показан вариант их применения а) заводские рожковые экстракторы Способы извлечения сломанных метчиков www. и-т-м. рф ООО « ИТМ» Страница 4 б) самодельный рожковый экстрактор, изготовленный на основе метчика Рис. 2. Рожковые экстракторы для вывертывания метчиков Рис. 3. Применение рожкового экстрактора К недостаткам этого способа можно отнести следующие ограничения: способ можно применить только для обломка инструмента, в принципе имеющего стружечные канавки, способ можно применить только для крупного обломка метчика, сохранившего канавки, для обломков метчиков с винтовыми канавками могут быть затруднения, т.к. на перекосившемся обломке канавки могут оказаться недоступны, для каждого типа и размера метчика необходим индивидуальный по размерам рожковый экстрактор. Для случаев, когда обломок метчика не имеет стружечных канавок, за которые можно было бы зацепиться, и при этом диаметр обломка достаточно велик чтобы в нем самом можно было бы сверлить отверстие, захват обломка внутри отверстия может быть выполнен за счет внедрения экстрактора в само тело метчика. Такой способ захвата с помощью самонарезающего экстрактора рассмотрим ниже. Способы извлечения сломанных метчиков www. и-т-м. рф ООО « ИТМ» Страница 5 3. Вывертывание обломка метчика самонарезающим экстрактором Самонарезающий экстрактор представляет собой конический стержень с левой резьбой, изготовленный из стали более высокой твердости, чем сломанный метчик. Экстрактор завертывается в подготовленное в обломке метчика отверстие по левой резьбе, и далее, продолжая движение, вывертывает его из отверстия. Примеры комплектов таких экстракторов, имеющиеся в продаже, приведены на Рис. 4. Рис.4. Комплекты самонарезающих экстракторов Последовательность выполнения операций и пример выполнения работ с самонарезающим экстрактором представлены на Рис.5 и Рис.6 Рис.5. Порядок выполнения работ с самонарезающим экстрактором. Рис. 6. Пример выполнения работ с самонарезающим экстрактором Способы извлечения сломанных метчиков www. и-т-м. рф ООО « ИТМ» Страница 6 Как частный случай этого способа можно привести пример извлечения обломка болта с помощью только левого сверла, приведенный на Рис. 7. Рис. 7. Извлечение обломка болта с помощью левого сверла Развитием этого способа можно считать инструмент, объединяющий в себе, как и функцию сверла, так и функцию самонарезающего экстрактора. Пример такого инструмента приведен на Рис. 8. Рис.8. Применение комбинированного инструмента, соединяющего в себе функции сверла и самонарезающего экстрактора Трудность изготовления самонарезающего экстрактора заключается необходимости соблюдения одновременно двух взаимно противоположных требований. С одной стороны материал, из которого он изготавливается должен быть тверже, чем материал метчика, чтобы быть в состоянии в него врезаться, но с другой стороны он должен быть достаточно пластичен, чтобы исключить возможность скола. Невыполнение этих требований может привести либо к неэффективности экстрактора, либо к повреждению резьбового отверстия на заготовке. И то и другое ведет к невыполнению задачи. Способы извлечения сломанных метчиков www. и-т-м. рф ООО « ИТМ» Страница 7 На Рис. 9 показан пример некачественных самонарезающих экстракторов, которые были применены только один раз. Очевидно, что сталь, из которой они были изготовлены, оказалась менее твердой, чем материал метчика. Рис. 9. Повреждения самонарезающих экстракторов, имеющих недостаточную твердость. Как частный случай применения такого способа можно отметить вариант, когда перед проведением работ выполняются операции по снижению твердости обломка метчика, например, выполняется его отжиг. Но это значительно повышает трудозатраты, т.к. отжиг выполняется в составе всей заготовки, а после извлечения обломка заготовку потребуется повторно закалить. К недостаткам способа можно отнести: невозможность его применения в отверстиях малых диаметров, для которых не производятся самонарезающие экстракторы; невозможность его применения на обломках твердосплавных метчиков, т.к. твердости экстрактора не хватит для нарезания в них резьбы ; опасность скола экстрактора, когда его твердый обломок может сам застрять в уже застрявшем обломке метчика и в результате ситуация только ухудшится. 4. Вывертывание обломка метчика за сделанный в нем шлиц Если есть возможность сделать в обломке метчика шлиц под плоскую, либо многогранную отвертку, то шлиц может быть сделан либо электрохимическим, либо электроэрозионным способом. Наибольшее распространение такой способ приобрел при извлечении обломков болтов, шпилек и другого крепежа. К недостатку этого способа следует отнести: невозможность его применения для обломков малых размеров, недостаточных для применения отвертки, неэффективность его применения при сильном заклинивании, когда при выворачивании будет разрушаться либо шлиц, либо жало отвертки. 5. Вывертывание обломка метчика за приваренный к нему элемент В случаях затруднения с реализацией вышеперечисленных способов, качестве альтернативы существует способ захвата обломка за счет приваривания к нему элементов, позволяющих вывернуть всю конструкцию. Способы извлечения сломанных метчиков www. и-т-м. рф ООО « ИТМ» Страница 8 На Рис. 10 показаны примеры присоединения к обломку поворотных элементов а) способы приваривания к обломку гайки и стержня б) пример присоединения к обломку гайки с помощью сварки Рис. 10. Присоединение к обломку поворотных элементов К недостаткам этого способа относится невозможность его применения в узких отверстиях, меньших, чем диаметр электрода, трудность его применения в случаях, когда обломок имеет малые размеры, трудность его применения в случаях, когда обломок расположен ниже поверхности заготовки. Очевидно, что методы вывертывания и проще, быстрее и дешевле методов разрушения, поэтому к разрушению переходят, если ни один из способов вывертывания обломка не привел к успеху. Способы извлечения сломанных метчиков www. и-т-м. рф ООО « ИТМ» Страница 9 6. Применение механического разрушения Достоинством этого способа является, отсутствие в необходимости иметь сложное оборудование. Но в то же время он и весьма рискован, так как может привести к серьезному и даже необратимому повреждению резьбы на заготовке. Наиболее известным и распространенным является механическое разрушение обломка метчика путем раскалывания, высверливания его более твердым, чем материал метчика инструментом. Например, твердосплавным сверлом. На Рис. 11 приведен пример страницы каталога одного из производителей таких сверл. Рис.11. Твердстплавное сверло для раскалывания застрявшего обломка метчика Рис. 12. Последовательность операций по разрушения обломка метчика Способы извлечения сломанных метчиков www. и-т-м. рф ООО « ИТМ» Страница 10 К недостаткам этого способа следует отнести: высокий риск повреждения заготовки, необходимость высокой квалификации персонала, ограничение возможности применения в малоразмерных и глубоких отверстиях. 7. Применение химического разрушения Химическое разрушение обломка метчика без повреждения материала заготовки, как правило, становится возможным, если метчик и заготовка изготовлены из разных материалов, например метчик из стали, а заготовка из алюминия. В этом случае поверхность алюминия при взаимодействии с кислотой покрывается оксидной пленкой, защищающей его от дальнейшего взаимодействия с кислотой, а у стали такой защиты нет и она разрушается. Технологический процесс удаления поверхностного слоя материала под действием химических веществ называют травлением. Скорость травления зависит от площади поверхности контакта обломка с кислотой, температуры и концентрации кислоты. Кроме того, периодическая замена отреагировавшей кислоты на новую также ускоряет процесс травления. Наибольшее распространение для травления стали получили соляная кислота (HCl), азотная кислота (HNO3), серная кислота (H2SO4), а также лимонная кислота. В качестве травильных веществ иногда применяются определенные вещества, не являющиеся кислотами, но дающие кислую среду в воде, например хлорид железа (III) (FeCl3). Для каждого вида травильных веществ отработаны оптимальные технологии, которые описаны в специальной литературе. Пример извлеченного химическим способом метчика приведен на Рис. 13. Рис. 13. Обломок метчика, извлеченный химическим способом Способы извлечения сломанных метчиков www. и-т-м. рф ООО « ИТМ» Страница 11 К недостаткам этого способа следует отнести: ограниченность его применения только для деталей, сделанных из материалов, стойких к воздействию травильных веществ, длительное время выполнения операций травления, необходимость высокой квалификации персонала. Следует отметить, что способ химического разрушения может применяться не только самостоятельно, но и в комбинации с другими способами. Например, для предварительного ослабления заклинивания обломка перед его выворачиванием. 8. Применение электроэрозионного разрушения На первый взгляд простейшим решением здесь было бы использование электроэрозионных станков, имеющихся на предприятиях. Но привлечение такого оборудования для единичных случаев извлечения сломанных метчиков как правило затруднительно по следующим причинам: большое количество предприятий не имеют таких станков, так как в их производственном цикле просто нет таких технологических операций, такие станки имеют весьма высокую стоимость и поэтому даже при желании такой станок иметь, не все предприятия могут себе их позволить и выполняют обработку с заготовок с помощью других технологических операций, предприятия, на которых такие станки имеются, стремятся их использовать с максимальной эффективностью. Поэтому остановку основного производства, перенастройку станка на решение посторонней для него задачи по извлечению сломанного метчика и далее обратную его настройку руководством предприятия как правило не разрешает, если поломка произошла на крупногабаритной заготовке, то установить ее на электроэрозионный станок может оказаться физически не возможно. Поэтому специально для решения этой задачи фирмы разных стран независимо друг от друга разработали электроэрозионные экстракторы. Такой экстрактор принципиально дешевле своих собратьев, промышленных электроэрозионных станков, поскольку предназначен только для выжигания метчиков. Подробнее остановимся на работе такой установки. Суть способа основана на эффекте разрушении электродов при электроискровом разряде, создаваемом между ними. При этом анод, выдающий электроны в зазор между электродами, разрушается сильнее, чем принимающий их катод. Таким образом, если роль анода будет выполнять обломок метчика, то он и будет в первую очередь разрушаться. Иллюстрация реализации этого способа представлена на Рис. 14. К показанным на этом рисунке электроду и к обломку метчика подводится высокое напряжение постоянного тока. При этом электрод является катодом и совершает вибрационное движение, многократно касаясь обломка метчика. В этой ситуации при электроискровых разрядах преимущественно разрушается обломок метчика, а продукты разрушения выносятся из рабочей зоны с помощью рабочей жидкости. Способы извлечения сломанных метчиков www. и-т-м. рф ООО « ИТМ» Страница 12 Рис. 14. Схема разрушения обломка метчика электроэрозионным способом Рис. 15 Результат работы электроэрозионного экстрактора Способы извлечения сломанных метчиков www. и-т-м. рф ООО « ИТМ» Страница 13 Для примера рассмотрим две установки этого типа из предлагаемых на российском рынке: самую дорогую EROMOBIL Er 230s-ND ( Германия) и самую бюджетную HBS-60 (Китай). Общий вид установки EROMOBIL Er 230s-ND, приведен на рис. 16. Рис. 16. Установка EROMOBIL Er 230s-ND в комплектации для работы на стационарном рабочем месте В стандартной комплектации в состав установки не входят показанные на Рис. 16, рабочий стол с установленной на нем стойкой для перемещения виброголовки по вертикальной оси. В комплект поставки входят собранные в рабочую стойку на колесной платформе: - генератор импульсов; - соединительные шланги и кабели в едином рукаве 2м; - насос и бак для рабочей жидкости; - гаечные ключи, рабочие электроды, брызгозащитные рукава. Важным элементом комплекта является вибрационная головка, которая на Рис.16 показана установленной в рабочее положение на стационарном рабочем месте. В мобильном варианте виброголовка своим хвостовиком устанавливается на посадочное место для режущего инструмента на станке. Вариант такого крепления показан на Рис. 17. При этом работы по извлечению обломков можно проводить без снятия детали со станка, на котором производилось нарезание резьбы, сверление отверстия и так далее. Стойка с комплектом установки EROMOBIL может перемещаться от станка к станку, как это показано на Рис. 18. Способы извлечения сломанных метчиков www. и-т-м. рф ООО « ИТМ» Страница 14 Рис. 17 Установка виброголовки на станок в сверлильный патрон Рис.18. Перемещение установки EROMOBIL на новое рабочее место Как бюджетный аналог установки EROMOBIL рассматривается экстрактор HBS-60. Его внешний вид представлен на Рис.19. Рис. 19. Электроэрозионный экстрактор HBS-60 Способы извлечения сломанных метчиков www. и-т-м. рф ООО « ИТМ» Страница 15 Как видно из Рис.19, эта установка принципиально меньше своего немецкого аналога, т.к. не содержит в своем комплекте баков для воды, комплектов гаечных ключей и ряда других элементов, которые можно обеспечить силами исполнителей на месте. За счет этого установка выигрывает в цене и в мобильности. Теперь сравним основные технические характеристики установок. Для наглядности сведем эти данные в таблицу. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ ЭКСТРАКТОРОВ № Наименование EROMOBIL Er 230s -ND HBS-60 1 Диаметр зажимаемых электродов 1-10 мм 1-10 мм 2 Диаметр обломков метчиков М2-М40 М2-М32 3 Материал электрода медь, вольфрам, графит медь, вольфрам, графит 4 Типы крепления вибрирующей головки механическое, магнитное (опция) магнитное 5 Скорость обработки от 2 мм/мин 1 мм/мин 6 Рабочая жидкость вода вода 7 Потребляемая мощность, 3,6 кВт 0,5 кВт Электропитание, 220В 220В Как видно из таблицы потребляемая мощность установок различается почти в 7 раз. Это позволяет применять установку EROMOBIL для извлечениясломанных метчиков до М40, а также обеспечивает более чем удвоение в скорости разрушения метчика. Но при этом следует отметить, что установка HBS-60 позволяет работать с большинством активно используемых размеров метчиков, и проигрыш в скорости разрушения метчика может практически не сказываться на общем времени выполнения операции. Таким образом, эксплуатационные возможности установки HBS-60 не принципиально уже, но зато ее цена многократно ниже. В связи с этим боле подробно остановимся на преимуществах работы с установкой HBS-60: Не требует специального набора расходных материалов в зависимости от диаметра отверстия. Допускается применять недифицитные латунные электроды различной формы (стержни, пластины, трубки и т.п.), что обеспечивает универсальность и позволит выжигать метчики размерами от М2 до М32. Применение установки одинаково эффективно для метчиков любой твердости. Позволяет проводить работы в отверстиях на глубину до 300 мм. Позволяет устанавливать точную глубину выжигания метчика в диапазоне от 0 мм до 100 мм. Способы извлечения сломанных метчиков www. и-т-м. рф ООО « ИТМ» Страница 16 Не требует больших временных затрат на выполнение работ, т.к. скорость выжигания составляет в среднем около 1мм/мин. Не требует привлечения квалифицированного персонала для проведения работ. Может выполнять работу в отверстиях, расположенных под любым углом от положении вертикально вниз до положения вертикально вверх. Рабочая стойка может сама закрепляться магнитом на любых намагничиваемых поверхностях, в том числе непосредственно на самой детали. ЗАКЛЮЧЕНИЕ К настоящему времени наработано большое количество разнообразных способов извлечения из резьбовых отверстий обломков осевого инструмента и крепежа. В основе этих способов лежит использование физических и химических свойств материалов, из которых изготавливаются как сами заготовки, так и заклинившие в них обломки инструмента. При этом практически все способы имеют те или иные ограничения, не позволяющие применять их универсально. Поэтому грамотный выбор и эффективное применение способов извлечения сломанных метчиков требует от персонала высокой квалификации и креативности. В то же время следует особо отметить, способ электроэрозионного разрушения сломанных метчиков, который можно выделить как универсальный и высокопроизводительный. Появившееся в настоящее время сравнительно недорогие , мобильные и простые в обслуживании установки типа экстрактора модели HBS -60 позволяют быстро и эффективно бороться с этой проблемой на производстве. Статья подготовлена сотрудниками ООО «ИТМ» |