Конструкция зенкера предусматривает три или четыре режущих кромки, благодаря которым достигается хорошее качество и точность поверхности отверстия в детали. Зубья зенкеров могут быть прямыми или направленными по левой или правой спирали. По типу закрепления зенкеры делятся на два вида. Первые устанавливаются с помощью хвостовика, а вторые – насаживаются на оправку, которая сама закреплена на шпинделе станка коническим хвостовиком.
Второй тип зенкеров называют насадными. В корпусе предусмотрено отверстие в виде конуса, которое надевается на оправку, закреплённую в револьверной головке. Соединение зенкера происходит с помощью прорези на торцевой поверхности инструмента и двух фиксирующих от поворота выступов на оправке. Крутящий момент передаётся торцевой шпонкой. Стружка благодаря полой конструкции легко удаляется из зоны резания. Погрешность соединения зенкера с оправкой даёт нам неточность, отклонение от соосности отверстия. Поэтому подвижное закрепление уплотняется с помощью внедрения мягкой набивки между оправкой и кольцом с фланцами. Точность внутреннего отверстия зенкера должна соответствовать седьмому классу, а наружная поверхность – шестому классу чистоты.
Число зубьев насадного зенкера может быть от четырёх до шести. Эти многогранные режущие пластины закрепляются на корпусе напаиванием или клиновым креплением. Вставные зубцы в сборных насадных зенкерах расположены наклонно в пазах инструмента, имеющего прямолинейную цилиндрическую форму, обеспечивая беспрепятственный выход стружки. Так как быстрее изнашиваются зубья, их можно менять несколько раз, оставляя основание зенкера, на которое они крепятся.
Осуществить замену режущих пластин можно прямо на станке, не снимая зенкер с оправки. Смещаем тягу, с помощью которой закреплены зубья, и меняем отработанную пластинку на новую. Или можно просто развернуть пластинку другой стороной и продолжить обработку после закрепления её тягой. Благодаря тому, что зубья зенкера могут быть изготовлены из разных сплавов, их можно использовать для выполнения отверстий в заготовках, полученных из нескольких разновидностей металлов. То есть насадными зенкерами рассверливают заготовки с различными значениями твёрдости, при этом получение качественного отверстия не займёт много времени.
Зенкеровать отверстия возможно не только в металле, но также в дереве, ДСП и других материалах. Первоначально зенкеры производились из обычной стали. Но потом режущие пластины стали делать из стали, обогащенной легированными добавками. Эта технология применяется по сегодняшний день. Зубья зенкера выполняют из твёрдых сплавов, содержащих титан или вольфрам, иногда более дешёвый молибден, но ненамного уступающий по качественным характеристикам первым двум элементам. Для обработки чугунов и некоторых сталей можно использовать зенкер из керамики. В настоящее время можно приобрести российские зенкеры по металлу «Сделано в СССР», материал которых – быстрорежущая сталь Р6М5 или Р18 с 5%-ным содержанием кобальта, пластины – из твёрдых сплавов.
Диаметры насадных зенкеров находятся в диапазоне от 32 до 80 миллиметров, длина инструмента 10-18 миллиметров, с твёрдосплавными пластинами – 40-65 миллиметров. Все зенкеры по точности обработки делятся на два вида – зенкер № 1 и зенкер № 2. Номер 1 используется для обработки предварительной, а номер 2 – для чистовой окончательной (допуск А4). В первом варианте после предварительного зенкерования отверстия с припуском 0,2-0,5 миллиметров проводится операция развёртывание, которая тоже может быть не завершающей. Это для случая, когда после развёртывания ещё необходимо нарезать резьбу. Для второго варианта диаметр зенкера выбирается равным диаметру отверстия, которое необходимо получить. Величина диаметров отверстий, получаемых зенкерованием насадными зенкерами, доходит до 100 миллиметров.
Главные углы режущих кромок варьируются, в зависимости от технологических особенностей, от 30 до 60 градусов, передний угол – 3-30 градусов для инструментов из легированной стали, от пяти до минус пяти градусов – для зенкеров с твёрдосплавными пластинами. Величина заднего угла равна 8-15 градусам. Для направляющих поверхностей спиралей определён 8 класс чистоты, внутренних канавок для стружки – 6 класс, все остальных элементов – 5 класс. В процессе износа на задней плоскости зенкера появляются участки с нулевым задним углом, спереди образуются круглые углубления, уголки принимают форму конуса или цилиндра. Режущие спирали могут быть поцарапаны в поперечном направлении. Зенкер считается изношенным, если углы его режущих кромок сточились на 1,2-1,5 миллиметра при обработке стали и на 0,8-1,5 миллиметра при резании чугуна. На производстве зубья зенкеров затачиваются или перетачиваются в заточных цехах с применением специальных приспособлений.
Процесс зенкерования на производстве проходит обычно на сверлильном станке с соблюдением припусков на обработку: при диаметре зенкера меньше 25 миллиметров – это 1 миллиметр, свыше 25 и до 35 миллиметров – 1,5 миллиметра, для диаметров 35-45 миллиметров оставляем 2 миллиметра. Выбираем подачу для инструмента с зубьями из легированной стали, равную 0,2-026 миллиметров на каждую пластину при скорости 11,6-22,5 миллиметров/оборот в соответствии с диаметром зенкера. Применяется жидкость охлаждающая – раствор эмульсии в соотношении 1:20. Для зенкеров по чугуну подачу, соответствующую нужному диаметру, назначаем 0,20-0,35 миллиметров на одну режущую кромку. Для обработки стали подача будет 0,15-0,30 миллиметров на один зубец, скорость резания 30-35 метров/мин в зависимости от вида металла пластинок. Для охлаждения используем эмульсию.
На зенкеры по металлу действует ГОСТ 21585-76 под названием «Зенкеры насадные, оснащённые твёрдосплавными пластинами, для обработки деталей из лёгких сплавов». Это стандарт для насадных зенкеров, оснащенных пластинами из твёрдых сплавов, предназначенных для предварительной (зенкер № 1) и окончательной обработки отверстия по А4 (зенкер № 2) в деталях из лёгких сплавов. Каждому условному обозначению зенкера соответствует его наружный диаметр, длина и диаметр посадочного отверстия. Диаметр указан в трёх вариациях. Первый ряд (столбец) значений диаметра зенкера рекомендован в качестве предпочтительного. Диаметры по третьему ряду значений предназначаются для обработки посадочных отверстий под шарико- и роликоподшипники, изготавливаемые согласно ГОСТу 3478-79. Из условного обозначения зенкера 2320-2305 делаем вывод, что это насадной зенкер № 1 с диаметром 40 миллиметров, с твёрдосплавными пластинами, диаметром посадочного отверстия 16 миллиметров, числом зубьев z=3 и длиной 50 миллиметров.
В современном машиностроении очень часто используется зенкерование комбинированным инструментом, выполняющим одновременно сверление и зенкерование, в целях экономии времени и производственных ресурсов.
