Способы получения отверстий сложного профиля

Тольяттинский государственный университет 
 
 

Выполнил  студент группы ТМбз 331

Максимов  Андрей Андреевич 
 
 

Контрольная работа на тему:

Способы получения отверстий сложного профиля. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Тольятти 2011 г.

Обзор конструкций комбинированных  инструментов для  изготовления отверстий  сложного профиля 

К настоящему времени  сформировался класс комбинированных  инструментов (прежде всего, в условиях крупносерийного и массового  типов производства), предназначенных  в основном для обработки фасонных и профильных поверхностей деталей. Такие детали, как правило, содержат цилиндрические, конические, торцовые и фасонные (в том числе резьбовые) участки. Применение комбинированных  инструментов позволяет совместить как отдельные способы обработки (например, черновое и чистовое фрезерование), так и несколько методов обработки (сверление и фрезерование, зенкерование и нарезание резьбы метчиком и  т.д.) в пределах одной операции [1]. 
Применение комбинированных инструментов позволяет достичь таких преимуществ, как увеличение производительности обработки, высвобождение рабочих позиций и мест в инструментальных магазинах, увеличение точности обработки, экономия инструментального материала, уменьшение количества вспомогательного инструмента и т.д. Следует отметить, что благодаря этим преимуществам использование комбинированного инструмента обеспечивает минимальную себестоимость обработки на данной операции и является актуальным направлением в развитии современного машиностроительного производства [2]. 
Обработка отверстия сложного профиля (ОСП), содержащего резьбовой участок, в основном ведется по следующей схеме: сверление - обработка фаски - нарезание резьбы. Следует отметить, что достаточно одной операции, выполняемой стандартным цилиндрическим сверлом, для обработки отверстия под резьбу. При этом максимальный диаметр просверленного отверстия 30 мм. В противном случае предусматривается предварительное сверление и дальнейшее рассверливание отверстия. 
Для обработки ОСП с резьбой применяются комбинированные (ступенчатые) инструменты, которые предназначены для работы как по предварительно подготовленному отверстию (например, после литья, ковки, штамповки или сверления), так и для работы в сплошном материале. Первая группа инструментов комбинируется из зенкеров, разверток, метчиков и резьбовых гребенчатых фрез, а вторая-дополнительно снабжается сверлом. 
Проведенный анализ литературных источников показал, что ограниченное применение при производстве отверстий сложного профиля, содержащих резьбовые участки, нашли следующие типы комбинированных инструментов: сверло-метчик, зенкер-метчик, зенкер-развертка-метчик, развертка-метчик и метчик-метчик. В серийном производстве для изготовления ОСП с резьбой в сплошном материале применяются сверла-метчики, которые представлены в основном в двух различных конструкциях [1, 3, 4].

Рис. 1. Сверло-метчик

Инструмент, представленный на рис. 1, комбинирован методом последовательного  соединения ступеней и может быть применен для нарезания резьбы невысокой  точности в сквозных отверстиях. Длина  его первой ступени (сверла) равна 2...2,5 диаметра метчика, а угол подъема  винтовой линии несколько меньше, чем у нормального сверла. Метчик имеет прямую стружечную канавку, что  затрудняет отвод стружки при  сверлении. Сверлить и нарезать резьбу с большим шагом этим инструментом можно только в коротких отверстиях.

Рис. 2. Сверло-метчик

Сверло-метчик, представленный на рис. 2, разработан на Рижском электромашиностроительном  заводе. В отличие от первой конструкции инструмент скомбинирован методом образования фасонного профиля зубьев, что позволяет нарезать резьбу до окончания сверления, но при этом необходимо согласование режимов сверления и резьбонарезания, т.е. выполнение резьбы с мелким шагом. Инструмент имеет повышенную стойкость и более высокую точность нарезаемой резьбы. Длину первой ступени авторы конструкции принимают равной 1,4... 1,6 длины сверления, что позволяет обрабатывать не только мелкие резьбы. 
Практика применения сверл-метчиков обнаружила ряд серьезных недостатков. Так, при жестком типе крепления инструмента в патроне нарезается некачественная резьба, поскольку в этом случае метчик работает как резьбовой гребенчатый резец. При плавающем и качающемся креплениях возникает радиальное биение режущей части сверла. Еще одним важным недостатком является ограниченная область применения этих инструментов (нарезание резьбы с небольшим шагом и только в легкообрабатываемых материалах, где можно принимать осевую подачу равной шагу резьбы), а также технологические трудности их переточки.

Рис. 3. Зенкер-метчик

Зенкер-метчик, представленный на рис. 3 [3], применяется  в основном для больших диаметров  резьбы, чем при обработке сверлом-метчиком и главным образом при работе по чугуну. Таким инструментом можно  получать резьбу только в сквозных отверстиях. Точность нарезаемой резьбы высока, так как оба перехода выполняются при одной установке. 
Зенкер-развертка-метчик широко применялся в ГДР [1]. Подобная конструкция была разработана и в Омском машиностроительном институте (рис. 4). Зенкер-развертка-метчик обеспечивает качественное нарезание резьбы в отверстиях, полученных литьем, ковкой и штамповкой, а также в отверстиях деталей, собранных в пакет.

Рис. 4. Зенкер-развертка-метчик

Возможно также  применение комбинированных инструментов типа развертка-метчик [1, 4], которые  позволяют производить обработку  точного отверстия и резьбы с  высокой соосностью (рис. 5)

Рис. 5. Развертка-метчик

Соосные резьбовые  отверстия, находящиеся на некотором  расстоянии друг от друга, реже обрабатываются комбинированными инструментами, поскольку  обычно имеют различный шаг резьбы. В таком случае применяют комбинированный  инструмент метчик-метчик с различным  шагом резьбы ступеней (рис. 6) [1,5]. 
Возможно применение двухступенчатых метчиков ("тандем" метчиков) со второй ступенью несколько большего диаметра (рис. 7), т.е. две ступени одного метчика работают по схеме метчиков в комплекте, что значительно уменьшает явление подрезания боковыми кромками зубьев метчика витков резьбы [1, 5].

Рис. 6. Метчик-метчик с различной  величиной шага резьбы ступеней

Рис. 7. Метчик-метчик с одинаковым шагом резьбы ступеней

Проведенный поиск  конструкций комбинированного инструмента  для изготовления отверстий сложного профиля с резьбой по каталогам  таких инструментальных фирм, как SANDVIK Coromant, GUHRING, STOCK, WIDIA, KENNAMETAL HERTEL, TITEX PLUS и MITSUBISHI CARBIDE не дал положительных результатов, что указывает на ограниченную область применения специального инструмента в машиностроительном производстве. Исключение составляют комбинированные инструменты сверло-метчик, представленные, например, в каталогах фирм GUHRING и STOCK для обработки отверстий с резьбой в диапазоне МЗ...М12. 
Проведенный патентный обзор отразил некоторые конструкции, включающие в себя элементы сверла, метчика и зенковки (рис. 8,9), а также позволил выявить новый классрежущих комбинированных инструментов, предназначенных для обработки ОСП с резьбой. Метод формообразования резьбового отверстия в этих случаях основан на процессах сверления и резьбофрезерования. Соответственно, конструкции этих инструментов основаны на элементах сверла и резьбовой гребенчатой фрезы. Обзор российских источников также выявил публикации о комбинированном инструменте для обработки ОСП, основанный на принципах сверления и резьбофрезерования подобно некоторым схемам, изложенным в патентных источниках, представленных ниже [6, 7, 8, 9]. 
Патентные исследования показали, что существует и множество конструкций комбинированных инструментов, и методов изготовления ОСП. 
Все методы обработки ОСП, проиллюстрированные на рис. 10...24, можно разделить на две группы, в которых процессы подготовки отверстия и фрезерования резьбы происходят либо одновременно (например, рис. 12, 17), либо последовательно (например, рис. 10, 13, 16, 18, 21, 22).

Рис. 8. Иллюстрация патента  № 3246663 (Германия)

Рис. 9. Иллюстрация патента  № 3241382 (Германия)

Следует отметить, что в общем случае для формирования резьбы достаточно одного режущего кольца зубьев на резьбообразующей части (рис. 21), что определяет экономию инструментального материала и позволяет одним инструментом выполнить резьбу любого диаметра и шага (при этом возможно изменение точности нарезаемой в отверстии резьбы [10]). 
Методы с одновременной обработкой отверстия и нарезанием резьбы определяют конструктивные особенности рабочей части инструментов.

 
 
Рис. 10. Иллюстрация  патентов № 456408 (Швеция) и № 4831674 (США)

Рис. 11. Иллюстрация патентов № 3808797 (Германия) и  № 4930949 (США)

В частности, наружный диаметр части инструмента, производящей растачивание отверстия (т.е. увеличение диаметра отверстия путем его  фрезерования), меньше наружного диаметра резьбообразующей части. К достоинствам данной группы методов можно отнести то, что растачивание и резьбофрезерование происходят одновременно, что сокращает основное технологическое время, а также то, что количество зубьев в каждом режущем кольце определяется режимом резьбофрезерования, а не требованиями стружкоотвода при сверлении. 
Недостатками являются низкая производительность процесса обработки ОСП, так как количество планетарных вращений равно числу витков нарезаемой резьбы; и увеличенная нагрузка на зубья резьбообразующей части, что снижает суммарную стойкость инструмента. 
Метод изготовления ОСП, основанный на последовательных процессах сверления и резьбофрезерования, наиболее типичный для выявленных конструкций. Укрупненно схему обработки ОСП можно описать следующим образом (рис. 18): сверление отверстия передней частью инструмента с одновременным получением любой формы торца (поз. а, б), подъем инструмента на величину шага (поз. в), радиальное врезание на высоту профиля нарезаемой резьбы (поз. г), фрезерование резьбы по всей длине резьбообразующей частью инструмента (поз. д), выход на ось (поз. е) и ускоренный вывод инструмента из отверстия (поз. ж).

Рис. 12. Иллюстрация патентов № 3828780 (Германия) и  № 4943191 (США)

Процесс резьбофрезерования может также происходить при направлении осевой подачи вверх, при этом отсутствует подъем инструмента перед нарезанием резьбы (рис. 21); подготовка отверстия перед резьбофре-зерованием может производиться растачиванием (рис. 13). 
Особенность конструкции комбинированных инструментов, последовательно осуществляющих процессы обработки отверстия и резьбо-фрезерования, состоит в том, что наружный диаметр части, производящей сверление или растачивание отверстия, больше или равен наружному диаметру резьбообразующей части. 
К достоинствам данной группы методов можно отнести возможность обработки одним инструментом ОСП разных диаметров с резьбой одного шага и повышение производительности за счет увеличения количества одновременно обрабатываемых витков резьбы. Недостатками являются необходимость обеспечения стружкоотвода при сверлении, что ограничивает число зубьев в одном режущем кольце, и больший расход инструментального материала. 
Рассмотрим комбинированные инструменты с точки зрения конструктивных особенностей их формообразующих частей. 

Рис. 13. Иллюстрация патентов № 3939795 (Германия) и  № 5080538 (США)

Рис. 14. Иллюстрация патента  № 5413438 (США)

Конструкции сверлильных  частей комбинированных инструментов для обработки ОСП можно разделить  по следующим признакам: 
1. Сверлильная часть, выполненная в форме обыкновенного спирального сверла (см. рис. 10, 11, а, 14, 24, в). Это наиболее традиционная форма, выбираемая авторами; она является хорошо изученной и предсказуемой с точки зрения процесса резания. При наличии цилиндрического затылованного (расточного) участка на вспомогательной задней поверхности (см. рис. 13,14,16) возможно увеличение диаметра предварительно просверленного отверстия. Сверлильная часть может быть выполнена как с перемычкой, так и без нее (см. рис. 14). В этом случае происходит периодическое образование обрабатываемого материала во впадине между режущими кромками, которое периодически срывается и отводится со стружкой. При резании этими сверлами осевые усилия снижаются до 35 %, а стойкость возрастает до 3 раз. Известным недостатком этих сверл является сложность их изготовления и заточки. 
2. Сверлильная часть, выполненная в виде сверла с внутренним обратным конусом (см. рис. 11,6, 24, г). Такая форма сверлильной части позволяет производить самоцентрирование инструмента в отверстии во время сверления. При этом остается коническая поверхность на дне просверленного отверстия, которая может быть полностью или частично срезана при резьбофрезеровании, если сразу по окончании сверления произвести радиальное врезание и фрезеровать резьбу с направлением осевой подачи вверх. Такая сверлильная часть сложнее в изготовлении. 
3. Сверлильная часть, выполненная в форме концевой фрезы с торцевым зубом (см. рис. 13,17, 22). Особенностью метода обработки инструментом с такой формой сверлильной части является необходимость растачивания отверстия, что значительно снижает производительность по сравнению со сверлением, но позволяет подготовить отверстие с плоским дном произвольного диаметра, большего, чем диаметр сверлильной части. 
4. Сверлильная часть фасонной формы (см. рис. 12, 16). В этом случае инструменты отличаются различным сочетанием прямых и фасонных участков на сверлильной части, которая кроме сверления отверстия предназначена для формирования различного вида фасок на торце ОСП в широком диапазоне размеров и углов. Достоинством данного способа обработки является упрощение конструкции инструмента за счет отсутствия дополнительного элемента для изготовления фасок. Однако следует отметить ряд существенных недостатков: сложность выбора геометрических параметров сверлильной части, которые удовлетворяли бы двум процессам - сверлению и растачиванию фаски; усложнение процесса изготовления сверлильной части комбинированного инструмента; увеличение нагрузки на режущие кромки сверлильной части и, как следствие, повышенный износ; увеличение основного времени обработки отверстия.

Рис. 15. Иллюстрация патента  №5429459 (США)

Рис. 16. Иллюстрация патента  № 5678962 (США)

Другим способом обработки фаски является ее зенкование специальным конструктивным элементом комбинированного инструмента в конце перехода сверления отверстия (см. рис. 10, 14). Достоинствами данного способа являются уменьшение нагрузки на сверлильную часть, что уменьшает износ; уменьшение основного времени и, как следствие, увеличение производительности; возможность выбора оптимальных геометрических параметров сверлильной и зенковочной частей для конкретных условий обработки и упрощение метода обработки ОСП. К недостаткам можно отнести то, что при сверлении глухого отверстия с фаской его глубина определена конструктивными параметрами инструмента, а также усложнение конструкции комбинированного инструмента при необходимости выполнения сложной формы торцового элемента ОСП.

Рис. 17. Иллюстрация патента  № 5733078 (США)

Обзор показал, что рабочая часть комбинированных  инструментов для изготовления ОСП  может быть изготовлена из различных  видов инструментальных материалов, а соединение режущих элементов  с корпусом инструмента может  быть как разъемным (см. рис. 17, 19, 20, 23, 24), так и неразъемным (см. рис. 15). В патентах также указывается, что  можно, варьируя направлениями движений при резьбофрезеровании, нарезать как правую, так и левую резьбу. 
Конструкция комбинированных инструментов может предусматривать известные ранее особенности универсальных инструментов. Среди них отверстия в корпусе инструмента для подачи СОЖ (см. рис. 14, 24, д), использование универсальных сменных многогранных пластин (см. рис. 23), использование инструмента с вырезанной ниткой резьбы (см. рис. 24, а, б, г -ж) и т.д. 
Таким образом, патентный обзор выявил новый класс комбинированных инструментов для обработки ОСП, которые обладают большими преимуществами и способностью к применению, чем инструменты на основе комбинации осевых инструментов с метчиком, применяемые до настоящего времени. 
Суммируя проведенный выше анализ конструкций комбинированных инструментов и методов изготовления ОСП с резьбой, основанных на методах сверления и резьбофрезерования, можно указать следующие их основные конструктивные и технологические достоинства: 
• возможность изготовления одним типоразмером инструмента ОСП с резьбой разного диаметра и одного шага (для однозубых инструментов возможно изготовление одним инструментом отверстий с резьбой разного диаметра и разного шага);

Рис. 18. Иллюстрация патента  № 3627798 (Германия)

Рис. 19. Иллюстрация патента  № 3737315 (Германия)

• получение  фаски произвольной формы на торце  ОСП; 
• изготовление одним инструментом ОСП с правой и левой, однозаходной и многозаходной резьбой (вывод основан на анализе технологических возможностей резьбовых фрез); 
• присущая процессу фрезерования мелкая стружка, легко отводимая из зоны резания, облегчает процесс изготовления ОСП; 
• возможность замены комплекта инструментов, необходимых для изготовления ОСП (как правило, сверло, зенкер и метчик); 
• получение резьбового отверстия за один технологический переход как в подготовленном отверстии, так и в сплошном материале. 
Существенным ограничением в применении комбинированных инструментов с элементами сверла и резьбовой фрезы в настоящее время может стать недостаточная оснащенность машиностроительных предприятий оборудованием, способным обеспечить обработку одновременно по трем координатам.

Рис. 20. Иллюстрация патента  № 3921734 (Германия)

Рис. 21. Иллюстрация патента  № 3922707 (Германия)

Рис. 22. Иллюстрация патента  № 4010075 (Германия)

Рис. 23. Иллюстрация патента  № 5944462 (США)

Рис. 24. Иллюстрация патента  № 6012882 (США)

Производственные  испытания образцов сверло-резьбофрез показали большую перспективность применения этих инструментов для изготовления ОСП с резьбой при замене традиционной схемы обработки таких отверстий сверлом, зенковкой и метчиком. 
 
 
 

ЛАЗЕРНАЯ  ТЕХНОЛОГИЯ

- совокупность  приёмов и способов обработки  материалов и изделий с использованием  лазеров. В Л. т. применяются твердотельные лазеры и газовые лазеры, работающие в импульсном, импульсно-периодическом и непрерывном режимах. Осн. операции связаны с тепловым действием лазерного излучения. Для управления световым потоком (повышения интенсивности и локализации воздействия) применяются оптич. системы. Преимущества Л. т.- высокая локальность, кратковременность воздействия, малая зона термич. влияния, возможность ведения технологич. процессов в любых прозрачных средах (в т. ч. в агрессивных) и внутри герметически закрытых объёмов. Лазеры используются для сверления отверстий, резки и скрайбирования (нанесение рис. на поверхность пластины полупроводника лазерным лучом), закалки, гравировки, изготовления и фигурной обработки тонких плёнок, динамич. балансировки вращающихся деталей, подстройки элементов схем и др.

Сверление отверстий. Л. т. упрощает операцию получения отверстий в твёрдых, хрупких, тугоплавких, радиоакт. материалах. Она эффективна при изготовлении алмазных фильер для волочения проволоки, стальных и керамич. фильер для производства искусств. волокна; при сверлении рубиновых часовых камней, ферритовых пластин для устройств памяти, керамич. изоляторов, изделий из сверхтвёрдых сплавов. Для сверления обычно используются импульсные лазеры на неодимовом стекле, иттрий-алюминиевом гранате (ИАГ), СО ₂. Типичные параметры лазеров: энергия от десятых долей до десятков Дж, длительность импульса 0,1 - 1 мс, плотность потока энергии до 10 МВт/см ². Недостаток лазерного метода сверления в одноимпульсном режиме - невысокая точность и плохая воспроизводимость, связанные с флуктуациями интенсивности излучения. Этот недостаток частично устраняют, переходя к многоимпульсной методике. В этом случае обработка ведётся серией импульсов с энергией в импульсе 0,1-0,5 Дж. При этом удаётся получать отверстия сложного профиля с отношением глубины к диаметру 1-20 при точности обработки 1 мкм.

Станок  модели 5КШС

Станок модели 5КШС, разработанный ОКБ Ленсовнархоза, предназначен для окончательного точного шлифования круглых отверстий и отверстий сложного профиля в деталях штампов, пресс-форм, форм для литья под давлением и тому подобных деталях. Станок позволяет обрабатывать отверстия, профиль которых составлен из дуг окружностей и прямых линий, обеспечивает точные геометрические размеры профиля и координатные размеры между осями отверстий. Станок работает без применения копиров и контурных чертежей.

Обработка круглых  и конических отверстий производится по принципу работы внутришлифовальиых станков, а обработка плоскостей  -  плоскошлифовальных и внутришлифовальиых станков. Метод обработки отверстий сложного профиля основан на поэлементном шлифовании отдельных участков, контур которых представляет собой часть дуги окружности или прямую линию. Обработка группы отверстий, взаимосвязанных координатными размерами, так же как и .отверстий сложного контура, производится путем перемещения кареток координатного стола.

Указанные универсальные  возможности станка обеспечиваются его кинематикой и конструкцией.

Обрабатываемая  деталь закрепляется на горизонтально  расположенной поворотной планшайбе 4, смонтированной на крестовом столе. Этот стол в свою очередь расположен на поворотном круге, имеющем угловой лимб 3 диаметром 500 мм. Лимб в сочетании с нониусом позволяет производить поворот планшайбы с каретками с точностью до 2′. Координатные каретки крестового стола смонтированы па шариковых направляющих, обеспечивающих перемещение без люфтов, и снабжены ходовыми винтами, линейками и площадками для установки концевых мер с индикаторными упорами. Круглый стол с расположенным на нем крестовым столом может вращаться при помощи механического привода или маховичком вручную.

Координатношлифовальный станок модели 5КШС

Поворотный круг можно закреплять неподвижно в любом  угловом положении с помощью  рукоятки стопора 10. При вращении круглого стола вручную можно ограничить центральный угол его поворота, для  чего стол снабжен двумя сухарями, закрепленными в кольцевом пазу, и выдвижным упором 2, смонтированным на столе станка.

Основной стол 1, на котором расположена координатная система кареток, установлен на опорах качения па станине станка и перемещается в продольном направлении как  вручную, так и механически.

Ручное перемещение  стола может быть ускоренным (при  помощи шестерни и ходовой рейки) и замедленным (при помощи ходового винта). Механическое возвратно-поступательное движение стола осуществляется с  помощью гидропривода. Кроме того, стол может быть закреплен неподвижно с помощью стопорного приспособления в любом положении в пределах своего хода, Сзади стола в правой части станка установлена массивная  стойка, имеющая в верхней консольно  выдвинутой вперед части призматические направляющие, по которым перпендикулярно  ходу стола перемещается суппорт 8.

На суппорте расположена каретка с гнездом  для электрошпинделя. С помощью ходового винта 5 и маховичка каретка с электрошпинделем может устанавливаться в требуемом по высоте положении; независимо от этого каретка с помощью электродвигателя имеет возвратно-поступательное перемещение в вертикальном направлении с длиной хода 0 – 70 мм. Регулирование длины хода может производиться на ходу с помощью специального устройства. Кроме того, каретку с электродвигателем можно повернуть вместе с направляющими на угол ± 30°, при этом возвратно-поступательное движение будет происходить под углом к вертикали, что необходимо для обработки конусных отверстий и поверхностей, расположенных под углом. Для установки каретки суппорта под нужным углом поворотный круг снабжен угловым лимбом.

Для обработки  режущих граней матриц вырубных штампов, имеющих малый уклон (30 – 45), поворотный круг каретки снабжен синусным упором, расположенным на плече 100 мм от оси поворота. Это позволяет с помощью концевых мер установить каретку на малый угол. Суппорт со всеми расположенными на нем устройствами может перемещаться по направляющим с помощью ходового винта на врезание.

Для осуществления  перемещения суппорта ходовой винт снабжен большим маховиком 9 и лимбом с ценой деления 0,01 мм. Кроме того, подача суппорта на врезание может производиться дискретно с помощью специального устройства. При нажатии до упора на рычаг 7 этого устройства суппорт перемещается по направляющим на 0,01  мм, что отмечается лимбом.

Рычаг 7 имеет малый угол поворота и отжимается и исходное положение пружиной.

Это устройство гарантирует от слишком большой  подачи и при работе шлифовальными  кругами малого диаметра предохраняет тонкие оправки от искривления. Оба  способа перемещения суппорта независимы друг от друга, и при переходе от одного способа перемещения к  другому не требуется каких-либо переключений. 

ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ  ОТВЕРСТИЙ

Комбинированные инструменты для  обработки отверстий

 
Для совмещения операций или переходов  при обработке ступенчатых отверстий  применяются всевозможные комбинированные  инструменты. Наиболее распространенными  комбинированными инструментами для  обработки отверстий являются ступенчатые  сверла, зенкеры и развертки. Эти  инструменты применяются на сверлильных, револьверных, агрегатных стайках и  токарных полуавтоматах, обеспечивая  высокую производительность и простое  обслуживание. 
 
Комбинированные сверла (рис. 75) и зенкеры (рис. 76) при малом перепаде диаметров ступеней, изготавливаются перешлифовкой обычных инструментов (рис. 75, а и 76, а).  
 
 
Рис. 75. Комбинированные сверла 
 
 
Рис 76. Комбинированные зенкеры с винтовыми и прямыми канавками 
 
Такие инструменты допускают сравнительно небольшое количество переточек, ограниченное длиной ступени малого диаметра. Поэтому находят применение сверла и зенкеры с чередующимися зубьями (рис. 78, б и 79, б). У этих инструментов для каждой режущей кромки создается прямая или винтовая канавка и соответствующая ей ленточка. Такие инструменты допускают значительное число переточек, так как калибрующий участок каждой ступени проходит по всей длине рабочей части. 
 
Конструируя инструменты с чередующимися зубьями, варьируя глубиной, толщиной зубьев, угловым шагом, подбирают по возможности одинаковые углы впадин для того, чтобы при фрезеровании канавок меньшее число раз менять угловые фрезы. У рассматриваемых инструментов с чередующимися зубьями только калибрующая часть ступени наибольшего диаметра имеет цилиндрическую ленточку и обратную конусность. Ленточки калибрующих частей других ступеней шириной 0,5—0,6 мм не имеют обратной конусности и затачиваются по всей длине под вспомогательным задним углом, равным 5—6*. Для улучшения направления такие инструменты могут иметь специальную цилиндрическую направляющую часть. 
 
Для обработки сложных отверстий большого диаметра применяются комбинированные инструменты со вставными зубьями. Эти зубья имеют фасонный профиль, соответствующий профилю детали (рис. 77).  
 
 
Рис. 77. Многоступенчатый зенкер 
 
Используются инструменты с чередующимися зубьями, у которых каждый участок профиля детали обрабатывается соответствующими зубьями относительно простой формы. На рис. 78 показан такой насадной комбинированный зенкер со вставными зубьями, предназначенный для одновременной подрезки торца большого диаметра и зенкерования конических углублений. 
 
 
Рис. 78. Комбинированный зенкер со вставными чередующимися зубьями 
 
При обработке отверстий используется также составные комбинированные инструменты, которые представляют собой наборы простых инструментов, закрепленных на общей оправке. Преимущества этих инструментов заключаются в простоте их изготовления и заточки, а также в возможности легкой замены отдельных частей при их износе или поломке. Составной зенкер для обработки торца и ступенчатого отверстия состоит из трех инструментов закрепленных с помощью гайки на одной оправке (рис. 79).  
 
 
Рис. 79. Набор зенкеров 
 
Крутящий момент различным инструментам набора передается поводковой частью оправки с помощью торцовых шпонок и крестообразного поводка, размещенного на оправке между зенкерами. 
 
С целью улучшения направления инструмента при обработке передняя направляющая часть снабжена двумя регулируемыми гайками, что позволяет обеспечивать продольный ход инструмента в заданных пределах. Для закрепления в шпинделе сверлильного или расточного станка предусмотрен конический хвостовик с отверстием под клин. 
 
Комбинированные инструменты для обработки отверстий могут быть также разнотипными: сверла-зенкеры, зенкеры-развертки, сверла-метчики и др. Комбинированный двузубый зенкер 4 со сверлом снабжен двумя зубьями с винтовой задней поверхностью, на которой в шахматном порядке выполнены стружкоразделительные канавки (рис. 80).  
 
 
Рис. 80. Двузубый зенкер со сверлом 
 
В процессе эксплуатации зенкер перетачивается только по плоской передней поверхности. Зенкер закрепляется на оправке 1 и центрируется втулкой 3. Передача крутящего момента производится двумя штифтами 2, запрессованными в оправке. Инструмент снабжается вставкой в виде короткого сверла 5 с цилиндрическим хвостом, заканчивающимся резьбой. Комбинированное зенкер-сверло обеспечивает обработку отверстий 5-го класса точности, диаметром до 100 мм и длиной 2000 мм в сплошном материале. 
 
Широкие перспективы для совершенствования инструментов открываются при комбинировании различных способов обработки, так как появляется возможность одновременного использования преимуществ, свойственных различным технологическим процессам и инструментам. Примером такого инструмента может служить сверло с уплотняющими ленточками (рис. 81). 
 
 
Рис. 81. Сверло с уплотняющими ленточками 
 
Рассматриваемое сверло имеет две уплотняющие ленточки, диаметр которых больше диаметра вспомогательных режущих кромок. В результате при обработке отверстия наряду со сверлением происходит заглаживание поверхности, что приводит к повышению качества обработанной поверхности и стойкости инструмента. 
 
Комбинированные инструменты могут также проектироваться для того, чтобы сообщать режущим элементам дополнительные вращательные или прямолинейно-поступательные перемещения, не предусмотренные кинематикой станка, что расширяет технологические возможности станков. Так на рис. 82 показан подобный инструмент для прорезки кольцевых канавок в глухих отверстиях.  
 
 
Рис. 82. Инструмент для прорезки канавок в глухих отверстиях 
 
В тот момент, когда упор коснется дна отверстия, скользящая втулка 4 с резцедержателем 9 остановится, а перемещающийся в направлении оси корпус 6 оправки, действуя на клин 8, вызовет поперечную подачу резцедержателя 9 с резцом и начнется прорезание канавки. При обратном перемещении корпуса 6 пружины 2 и 3 возвращают механизм в исходное положение. Глубина прорезаемой канавки регулируется гайками 5 и 7. 
 
Для растачивания вогнутой сферической поверхности можно применять инструмент, изображенный на рис. 83. 
 
 
Рис. 83. Инструмент для растачивания вогнутой сферической поверхности 
 
При движении инструмента по направлению к детали торец втулки 5 упирается в торец детали 3, в то время как стержень 11 продолжает двигаться. Передний конец стержня имеет форму вилки, на внутренней поверхности которой имеется наклонный паз 8. Резцедержатель 1 с укрепленным резцом 4 может поворачиваться вокруг цапфы 2, смон¬тированной на втулке 9. При движении стержня относительно втулки ролик 7, укрепленный на рычаге 6, будет перемещаться по наклонному пазу 8 и поворачивать резцедержатель вокруг цапфы. В результате резец будет обрабатывать сферическую поверхность. 
 
После окончания обработки под действием пружины 10 резцедержатель отводится в первоначальное положение и инструмент выводится из детали. 
 
Комбинированные инструменты в большинстве случаев являются специальными и применяются для обработки только определенных деталей. Они применяются, главным образом, в серийном или массовом производстве. Число ступеней комбинированного инструмента для обработки фасонных отверстий может доходить до шести. Ими могут обрабатываться соосные отверстия, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга, а также многоступенчатые отверстия сложного профиля. 
 
При конструировании комбинированных инструментов важно обеспечить надежный отвод стружки, так как иначе может произойти поломка инструмента при работе из-за закетирования стружки в канавках. Улучшить отвод стружки; от зовы резания можно увеличением объема стружечных канавок, уменьшением числа зубьев, увеличением угла наклона винтовых канавок, дроблением стружки, вымыванием стружки смазывающе-охлаждающей жидкостью, подаваемой под давлением в зону резания. На пути движения стружки нельзя предусматривать в конструкции инструмента различные преграды в форме уступов, кольцевых углублений и т. п., так как они могут вызывать забивание канавок стружкой. 
 
Линейные размеры комбинированных инструментов зависят от длины его ступеней, что определяется конфигурацией обрабатываемого отверстия и принятой технологической схемой его обработки. Для направления в работе комбинированные инструменты снабжаются специальной направляющей частью, что позволяет повысить точность обработки. 
 
Комбинированные инструменты имеют большую площадь контакта с обрабатываемой заготовкой. При их применении, в результате больших суммарных сечений среза, возникают значительные силы резания. Все это необходимо учитывать при конструировании таких инструментов и их эксплуатации.