Виды сверл по металлу, их устройство и изготовление

В машиностроении сверло по металлу является вторым по частоте использования инструментом после резца, а в домашнем хозяйстве оно уверенно делит лидерство с ножовкой и отрезным кругом. Конструктивно сверло — это длинный цилиндрический стержень из металла с двумя режущими кромками на торце и спиральными канавками для отвода стружки. Принцип резания металла и формирования отверстия у всех типов этого инструмента практически одинаков, поэтому основная классификация сверл по металлу основывается на конструктивных признаках (тип хвостовика, профиль спирали, вид режущей кромки и т. п.). Определить по внешнему виду все необходимые характеристики сверла достаточно сложно, т. к. маркировка, которая гравируется на металле хвостовика, содержит информацию только о диаметре инструмента, материале изготовления и производителе. Поэтому для того, что выбрать сверло для обработки твердых, хрупких или вязких металлов и сплавов необходимо воспользоваться каталогами производителей. Длительное и краткосрочное хранение сверл должно осуществляться по определенным правилам, т. к. инструментальные и быстрорежущие стали склонны к коррозии, а заточенные кромки легко повреждаются при ударе о металл.

Конструкция и геометрия сверла

Любое сверло вне зависимости от его назначения и конструктивных особенностей состоит из двух основных компонентов: хвостовика и рабочей части. Первый служит для передачи инструменту вращения от привода или фиксации его в неподвижном состоянии (на токарных станках). Рабочая часть состоит из ряда элементов, непосредственно обеспечивающих процесс сверления. Геометрия сверла зависит от особенностей сверления, для которого оно предназначено, а также материала обрабатываемой заготовки (различные металлы, древесина, пластики, композиты, керамика).

В качестве примера взят один из самых распространенных в промышленности видов такого инструмента: спиральное сверло для работ по металлу с коническим хвостовиком (см. чертеж ниже). Все изображенные на рисунке углы сверла соответствуют работам по металлу общего назначения. Слева показан вид сбоку, а справа — со стороны рабочего торца (увеличено).

Далее с пояснениями перечислены все основные компоненты и геометрические параметры такого сверла:

1. Хвостовик. Служит для закрепления инструмента в шпинделе станка или зажимном патроне. При сверлении металла на токарных станках крепится неподвижно в конусе задней бабки.
2. Рабочая часть. Формирует цилиндрическое отверстие (или углубление). Состоит из режущей части, длина которой у таких сверл по металлу обычно составляет половину их диаметра, и направляющей с канавками для отвода стружки.
3. Конус Морзе. Для установки в шпиндели и задние бабки станков используют инструмент с коническим хвостовиком, а для зажима в кулачковые и цанговые патроны — с цилиндрическим.
4. Лапка. Эти конструктивные элементы присутствуют только на конических хвостовиках и предназначены для выбивания инструмента из шпинделя или оправки.
5. Шейка. Обеспечивает удобство подвода и отвода шлифовального инструмента при обработке спиральных канавок. Она не выполняет никаких рабочих функций, поэтому на нее обычно наносится маркировка сверла (чеканится непосредственно на металле).
6. Направляющая часть. Также называется калибрующей. Опираясь на стенки просверленного в металле отверстия, направляет инструмент вдоль его оси. Включает в себя спиральные поверхности с ленточками и канавки для отвода стружки.
7. Угол наклона спиральной поверхности. Для обработки металла он составляет 18÷30°.
8. Стружкоотводящая канавка. От ее ширины, наклона и качества поверхности зависит скорость отвода стружки.
9. Диаметр режущей части. Равен расстоянию между внешними краями режущих кромок.
10. Режущая кромка. Это острая грань между передней поверхностью (стружечной канавкой) и задней затачиваемой поверхностью.
11. Главный угол при вершине. Угол между режущими кромками, оказывает значительное влияние на процесс резания и прочность сверлильного инструмента. Для работ по металлу его стандартное значение равно 116÷118°.
12. Задняя поверхность. Для снижения трения в зоне резания задняя поверхность затачивается под углом к режущей кромке. Для сверления металла его значение около ленточки должно составлять 8÷12°.
13. Перемычка. Конструктивная часть, общая для обеих задних поверхностей.
14. Поперечная режущая кромка. Острая грань на перемычке, разделяющая задние поверхности. При правильной заточке на ее середине находится геометрический центр режущей части, который должен совпадать с осью инструмента.
15. Ленточка. Две слегка выступающие над спиральными поверхностями полоски, которые калибруют отверстие и снижают трение о его стенки.

Общая компоновка других типов сверл по металлу подобна этой, хотя в зависимости от своего назначения они могут отличаться конструкцией режущей части и стружкоотводящих канавок.

СВЕРЛА ДЕЛАЮ САМ

У многих любителей самодеятельного технического творчества нередко возникает необходимость просверлить отверстие большого диаметра. Конечно, сейчас продаются специальные сверла для этого, но порой случается так, что подходящего сверла заводского изготовления под рукой в нужный момент нет. Я, например, уже не первый год работаю с металлом, строю разные самоделки, а когда возникла необходимость просверлить в швеллере № 30 с толщиной стенки 6 мм отверстие диаметром около 70 мм, то оснастки для этого в моей мастерской не оказалось. Вот и решил сделать нужный мне инструмент самостоятельно из подручных средств. Надеюсь, мой опыт будет полезен и другим самодельщикам. Предлагаю несколько вариантов приспособлений, пригодных для решения обозначенной задачи.

СВЕРЛО ИЗ… ПОДШИПНИКА

Взял отслуживший свое ступичный двухрядный автомобильный шариковый подшипник. Обоймы таких изготавливаются из высокопрочных сталей ШХ15 или ШХ20 твердостью 65 единиц по НRС. Я рассудил так: если сделать из внешней обоймы зубчатую коронку, то она должна «взять» металл более низкой твердости — тот же строительный швеллер, например, из конструкционной стали. Разумеется, долго такой «самопал» не прослужит, много отверстий не сделаешь, но мне много и не требуется. А уж дерево или гипсокартон им можно будет обработать запросто.

Вытряхнув из внешней обоймы подшипника все содержимое, разметил с одного торца зубья. Для этого наклеил на обойму шаблон, представляющий собой полоску, вырезанную из школьной разлинованной тетрадки. Маркером, контролируя линейкой, разметил зубья равномерно по всей окружности с учетом направления вращения будущего сверла.

Эскиз сверла из ступичного шарикоподшипника внешним диаметром 72 мм
Передняя кромка зуба делается перпендикулярно линии торца обоймы или с небольшим наклоном. Наклон зависит от твердости обрабатываемого материала: чем материал мягче, тем профиль зуба должен быть острее. Задняя кромка представляет собой диагональную линию, соединяющую вершину одного зуба с основанием соседнего. Затем, взяв «болгарку», вырезал зубья по нанесенной разметке. Их высота равна 10 мм.

Теперь нужно как-то закрепить обойму с режущей кромкой в патроне сверлильного станка или дрели (как в моем случае). Для этого я использовал выпуклые чашки крепления штока автомобильного амортизатора — они почти без зазора вошли внутрь самодельной «коронки». Если не входят, то нужно подогнать их диаметр под внутренний диаметр обоймы. Стягивая шпилькой М12 чашки, установленные своей выпуклой частью к дрели, зажимаем обойму подшипника между ними. Со стороны зубьев чашка зажимается с двух сторон гайками. Над режущей кромкой шпилька возвышается на 10 — 15 мм, и на этой длине она стачивается до диаметра 10 мм — это необходимо для центровки сверла в обрабатываемой детали. То есть, по центру будущего отверстия большого диаметра нужно предварительно сделать «направляющее» отверстие диаметром 10 мм. При этом важно отцентрировать сверло относительно оси вращения — шпильки М12, если диаметр отверстия в чашке больше. Здесь поможет шайба 12 мм под гайкой, подобранная по внешнему диаметру так, чтобы она соприкасалась внешней кромкой с вогнутой поверхностью чашки.

Наклон передней кромки зуба зависит от твердости обрабатываемого материала

Зубья следует нарезать с равномерным шагом, воспользовавшись бумажным шаблоном

Чашки штока автомобильного амортизатора отлично фиксируют обойму на оси

Ассортимент ступичных подшипников позволяет делать сверла разных диаметров
Итак, самодельное сверло готово. Работать им следует на небольшой скорости, поливая место реза смазочноохлаждающей жидкостью, в качестве которой я обычно применяю мыльную воду. Мощность сверлильного оборудования должна быть достаточной, чтобы сверло не останавливалось.

Ассортимент ступичных подшипников данного типа довольно велик, поэтому можно подобрать диаметр сверла в соответствии с практически любой задачей. Достаточно пройти по автомастерским — старые ненужные подшипники и амортизаторы там, как правило, просто выбрасываются в металлолом.

Однако высокоуглеродистую или нержавеющую сталь AiSi304 толщиной 1,5 мм таким сверлом мне «взять» не удалось… Что ж, значит, будем делать другое!

БЫЛА ПИЛА — СТАЛО СВЕРЛО

В основе — все то же сверло из подшипника. Причем, можно использовать даже окончательно затупившееся, поскольку теперь оно будет выполнять лишь вспомогательные функции. В режущей части этого инструмента используется кусок полотна ленточной пилы шириной 30 мм, изготовленной из высокоуглеродистой стали.

Стоит отметить, что встречаются полотна пил из самых разных марок стали, поэтому, прежде чем приступать непосредственно к изготовлению приспособления, рекомендую провести небольшое тестирование. С силой надавив на полотно, попробуйте оставить царапину на материале, который планируется сверлить. Если след четкий и образуется стружка, то все в порядке — такая пила подходит. Если же явного задира и стружки нет, то это полотно не годится для данной задачи — нужно поискать другое, потверже.

Фрагмент эскиза сверла с режущей кромкой из ленточной пилы
Длину режущей части будущего сверла прикинуть нетрудно: она равна внутреннему диаметру обоймы подшипника, умноженному на число π. Затем на пилу со стороны, противоположной зубьям, наклеиваем бумажный шаблон, и при помощи «болгарки» делаем равномерно по всей длине прорези на глубину около 7 мм, они должны быть перпендикулярны кромке.

Далее берем кусок трубы с внешним диаметром несколько меньше внутреннего диаметра обоймы подшипника и разрезаем его с одной стороны вдоль. В полученную прорезь вставляем край пилы и оборачиваем ее вокруг трубы. На этом этапе обязательно нужно использовать защитные очки и рукавицы, поскольку упругая жесткая пила может и лопнуть. Кстати, не стоит забывать о средствах индивидуальной защиты и беря в руки «болгарку» — помните о технике безопасности! У получившегося цилиндрического сегмента немного подгибаем (не снимая очки!) выпиленные ранее зубья гребенки внутрь.

Сверло из подшипника здесь служит оснасткой для закрепления пилы

Марка ленточной пилы подбирается в зависимости от твердости обрабатываемого материала

Используя СИЗ (очки, перчатки), по шаблону делаем насечку на гладкой стороне отрезка ленточной пилы и загибаем зубья получившейся гребенки немного внутрь
Чашку со стороны режущей кромки сверла из подшипника нужно доработать по диаметру, чтобы между ней и обоймой свернутый отрезок пилы проходил как можно более плотно. Вставляем пилу в обойму до упора, так чтобы она выступала над обоймой на 10-15 мм. Сильно затягивая гайки на центральной шпильке, зажимаем пилу в обойме. Центрирование сверла производим аналогично описанному выше варианту.

Проверено: такому сверлу «по зубам» (буквально) даже работа с «нержавейкой»! Но как быть, если нужно проделать отверстия не столь значительного диаметра, но все же существенно большего, чем диаметры сверл, обычно использующихся в быту? Скажем, от 20 до 30 мм. На этот случай я тоже изготовил оснастку.

ВТОРАЯ ЖИЗНЬ ТОРЦЕВОЙ ГОЛОВКИ

Твердость данного инструмента составляет около 40 единиц по НRС, соответственно, он годится для работы с более мягкими материалами. В качестве заготовки используется торцевая инструментальная головка. Если не жалко, можно взять нормальную, пригодную для откручивания-закручивания гаек, но мне в руки попала уже треснувшая в нескольких местах и практически бесполезная по прямому назначению. Хотя, сразу скажу, брать дешевую китайскую головку точно не стоит — она, скорее всего, «пластилиновая», и ничего просверлить ей не получится. И предпочтительнее, чтобы головка была на 12 граней.

Эскиз сверла из торцевой инструментальной головки

В качестве заготовки для сверла лучше использовать 12-гранную инструментальную головку

Такому самодельному сверлу «по зубам» дерево, шифер, гипсокартон и другие, не самые твердые материалы

Шаг и величина зубьев могут быть самыми разными — есть возможность для экспериментов!

Сверло из золовки можно использовать и как самостоятельный инструмент, и как оснастку для сверла из подшипника
В моем случае головка была сильно б/у, но довольно качественная, ударная, с гнездом «на 22». Внешний диаметр ее равен 30 мм. Описанным выше способом разметил и нарезал зубья — их получилось всего шесть, высотой около 5 мм. Вставил в центральное отверстие головки шпильку М12 и собрал сверло — думаю, идею читатель уже хорошо уяснил. Центрирование шпильки осуществил подбором шайбы, надетой на нее и плотно соприкасающейся с внутренними гранями головки. Хвостовик, возвышающийся над режущей кромкой на 10 — 15 мм, обеспечивает центровку при сверлении.

Толщина стенки этого профиля 2 мм, отверстия диаметром 70 мм сделаны в нем самодельным сверлом — хорошая работа!
Подведу итоги. Все три сверла, сделанные мной из «чермета», работают. Они прекрасно сверлят пластик, гипсокартон, резину, шифер, дерево, ячеистые блоки, алюминий, медь, низкоуглеродистые стали (типа Ст.3). Нержавеющая сталь поддается только сверлу из ленточной пилы. Понятно, что стойкость и долговечность самодельного инструмента зависят как от твердости обрабатываемого материала, так и от качества используемых для изготовления заготовок. Для работ по дереву, например, его хватит надолго, а при сверлении среднеуглеродистой стали сверло понадобится, скорее всего, часто перетачивать. Главное же достоинство такой оснастки — в доступности. Для ее изготовления нужны ничего не стоящие бросовые материалы, которые найдутся в хозяйстве любого самодельщика, а в результате получаются очень даже полезные вещи.

Рустам ШЕЙКО, г. Заславль (Беларусь)

Рекомендуем почитать

• ЗАРЯДКА С ПРОФИЛАКТИКОЙ В процессе эксплуатации кислотных аккумуляторных батарей постепенно происходит сульфатация пластин, приводящая к снижению емкости и сокращению срока службы устройства. Устранить это…
• БЕЗОТКАЗНАЯ ЗАЖИГАЛКА «Электронная спичка» — так назывался материал об электрозажигалке, опубликованный в № 3 журнала «Моделист-конструктор» за 1999 год. Разработка сможет найти свое достойное место на…

Виды сверл по металлу

Основная классификация сверлильного инструмента проводится по конструктивному признаку, т. к. он напрямую связан с назначением конкретного вида сверла по металлу. Кроме того, внутри конструктивных типов выделяют разновидности по типу материала, для обработки которого предназначен данный инструмент (т. н. группы резания). Строгой классификации для них не существует, но обычно по виду рабочей части выделяют следующие типы:

• спиральные;
• перовые;
• центровочные;
• специальные.

Среди специальных сверл самой большой группой является инструмент для глубокого сверления в заготовках из металла. Отдельные подгруппы также составляют изделия для сверления отверстий больших диаметров и ступенчатых цилиндрических профилей. Бывает так, что современный сборный инструмент имеет настолько сложную или инновационную конструкцию, что его относят сразу к нескольким типам.

Спиральная форма

Традиционным широко распространенным видом сверлильного инструмента являются спиральные сверла, у которых формирование цилиндрического отверстия в металле осуществляется двумя симметричными режущими кромками. При этом отвод образующейся стружки проходит по спиральным канавкам, начальная часть которых является передними поверхностями, образующими эти кромки. По своей конструкции эти изделия могут быть монолитными или сборными, с заменяемой головкой или механическим креплением режущих пластин. Для снижения трения и повышения скорости отвода стружки спиральную часть полируют и покрывают износостойкими материалами.

Ступенчатая форма

Ступенчатые сверла используют для получения отверстий небольшой глубины с фиксированной геометрией ступеней. Такой инструмент позволяет за один проход сформировать от двух и более цилиндрических поверхностей и чаще всего используется при автоматизированной обработке. По своей конструкции современные ступенчатые сверла, как правило, представляют монолитный блок, повторяющий конфигурацию будущего отверстия, с рядами режущих пластин и прямыми канавками. Первые сверлят в металле заготовки начальное отверстие, а следующие за ними являются рассверливающими. Самая большая проблема данного инструмента — это отвод стружки в процессе обработки. Поэтому их применение ограничено узкоспециализированными областями.

Корончатые сверла

Корончатым сверлом называют пустотелый инструмент с кольцевым расположением шести или двенадцати режущих поверхностей и соответствующим им числом стружкоотводящих канавок. Он применяется для сквозного сверления в металле отверстий больших диаметров. В процессе работы режущие кромки прорезают только кольцо вокруг середины будущего отверстия, а центральная часть металла просто выпадает (или выбивается) после прохода насквозь. Этот инструмент относят к сверлильному, скорее, по устоявшейся традиции, т. к. по своему принципу работы он гораздо ближе к фрезам.

Шнековые сверла

При сверлении отверстий в металле на глубины, кратные 30÷40 диаметрам, применяют удлиненные сверла специальной конструкции со спиральной канавкой в виде шнека. Такое решение намного улучшает стружкоудаление и позволяет производить непрерывное сверление металла на полную глубину отверстия без периодического вывода инструмента. Сверла шнековые отличаются от обычных спиральных большими углами наклона канавок (до 65°) и их треугольным профилем. Кроме того, у них увеличенный диаметр сердцевины и специальная заточка передней поверхности.

Перовые сверла

Перовые сверла используются для получения отверстий в металле, покрытом литейной коркой и окалиной. Конструктивно это самый простой сверлильный инструмент, т. к. имеет прямые канавки и режущую часть в виде пластины. Его недостатки являются прямым следствием простоты конструкции и невысокой стоимости. В процессе сверления металла у перовых сверл плохо отводится стружка, и они имеют склонность к уходу от оси отверстия. Выступающая вперед пластина снижает прочность всего изделия, что не позволяет работать на больших подачах, а также требует частой переточки. Это узкоспециализированный инструмент повышенной жесткости, который применяют при работе с отливками и поковками.

Сделать отверстие в Компасе

Сделать отверстие в компасе просто, сегодня расскажу как. Отверстия могут быть глухими и сквозными, резьбовыми, коническими, с зенковкой или цековкой, с метрической, конической или трубной резьбой. Сделать отверстие в компасе 3Д можно с любыми необходимыми параметрами всего в несколько простых действий.

Команда отверстия становится активной при активации панели «Редактирование детали», следующим шагом требуется выбрать тип отверстия, для этого зажимаем левую кнопку мыши на иконке и двигаем курсор на необходимый тип.

Вариант исполнения отверстия можно выбрать и после того, как нажали на кнопку. В нижней панели нажимаем тип и выбираем необходимый.

Теперь выбираем параметры, щелкаем по кнопке правее. В открывшемся окне назначаем форму торца и при необходимости назначаем резьбовое отверстие.

Я выбрал резьбовое отверстие с зенковкой. Следующим шагом нужно выбрать тип резьбы, затем диаметр, шаг, глубину резьбы и глубину отверстия, затем диаметр зенковки и угол.

Цековка нужна для получения фаски, если Вы не знаете ее необходимый диаметр, то лучше выбрать просто отверстие, и фаску затем сделать с помощью отдельной команды, или же задать не по диаметру и углу, как предлагает программа, а по глубине и углу.

Практически все параметры заданы, переходим к размещению отверстия на детали. Щелкаем в нужно место на детали. Программа предлагает задать смещения от двух объектов, в случаи с поверхностью размещения, имеющей границы прямыми ребрами. Опорные объекты можно поменять, при выборе расстояния 1 и расстояния 2. Иконки для изменения опорных объектов на фото отмечены номером 2.

После выбора опорных объектов, вводим значения расстояний (на фото цифра 3). Также значения расстояний редактируются с помощью размеров на самой детали. Можно выбрать размещение отверстия и по координатам, этот способ выбирается путем выбора смещения (цифра 4).

Для круглой детали отверстие размещается по смещению от центра, заданием двух размеров.

Сделать отверстие в круглой детали компас может как от центра и по координатам, так и с заданным углом и диаметром одновременно. Для того, чтобы сделать отверстие в компасе под углом, необходимо выбрать размещение по координатам на плоскости. Потребуется полярная система координат.

Мы рассмотрели основные способы получения отверстия. Еще одним популярным способом является вырез выдавливанием сквозного отверстия, созданная вручную фаска и резьба, но такой вариант не подходит для листового тела. В случаи с листовым телом используется операция вырез в листовом теле. О том, как сделать резьбу в компасе, читайте в следующем уроке.

lsapr.ru

Типы хвостовиков

В соответствии с ранними советскими ГОСТами, которые действуют до сих пор, для сверлильного инструмента по металлу было предусмотрено два типа хвостовиков: цилиндрический и конический (Морзе). В 1990 году был принят ГОСТ 28706-90, который дублировал регламентацию ISP 9766-89 по цилиндрическим хвостовикам с лыской. Такой вид хвостовиков предназначен для сборных сверл по металлу, в которых лыска исключает проворачивание их в оснастке во время работы. Сейчас это решение широко применяется для модульного инструмента, а там, где сверло непосредственно фиксируется в шпинделе, по-прежнему используют изделия с конусом Морзе.

Зенкерование отверстий

Зенкерованием называется процесс обработки отверстий, полученных литьём, штамповкой или механической обработкой с целью повышения точности и снижения шероховатости.

Зенкерование происходит при использовании рабочего инструмента – зенкера.

Этот инструмент имеет от трёх до шести лезвий. Как и у сверла, рабочая часть зенкера включает в себя режущую и калибрующую части. Глубина резания рассчитывается так же, как при рассверливании (полуразность диаметров зенкера и обрабатываемого отверстия).

Зенкер имеет те же углы, что сверло, за исключением угла наклона поперечной кромки: у зенкера она отсутствует, угол наклона канавок ≈10 о -20 о .

Зенкер прочнее сверла. При обработке отверстий по 13-11 квалитету зенкерование может быть окончательной операцией.

Зенкерованием обрабатывают цилиндрические или конические углубления (под головки винтов, гнёзд, под клапаны и др.),сопрягаемые цилиндрические и конические, торцевые и другие поверхности, сквозные и глухие отверстия.

Данный метод считается производительным — он повышает точность предварительно обработанных отверстий, частично исправляет искривление оси после сверления. Для повышения точности обработки используют приспособления с кондукторными втулками.

На практике, кроме зенкерования применяют цекование. Рабочий инструмент – цековка. К цекованию прибегают, когда необходимо получить, пазы, например для уплотнителей, торцевые плоскости, которые являются опорными поверхностями для болтов, винтов или гаек.

Маркировка сверл согласно ГОСТ

Правила маркировки сверл регламентированы ГОСТ 2034-80. Согласно этому документу на сверлильный инструмент диаметром менее двух миллиметров маркировка не наносится. Все данные о них должны указываться на упаковочной этикетке. Для сверл толщиной свыше двух и до трех миллиметров маркировка сверла по металлу содержит только значение диаметра и марку стали (таким образом их можно отличить от инструмента до двух миллиметров). Для диаметров свыше трех миллиметров в составе маркировки производитель должен указывать его величину, свой товарный знак, марку металла и класс точности. Марка металла, из которого изготовлен инструмент, может указываться как в виде ГОСТовского обозначения стали (например, Р6М7К6), так и общепринятой для быстрорежущих сталей международной аббревиатурой (HSS) с добавлением обозначения основного легирующего металла (Co, Ni, Ti и пр.) (см. фото ниже). Зарубежные изготовители маркируют свою продукцию аналогичным образом, поэтому отличить российские сверла от импортных можно только по торговой марке.

Цветовое обозначение

В своих каталогах все ведущие производители сверлильного инструмента используют для обозначения продукции цветовую маркировку, предусмотренную международным стандартом ISO 513. В соответствии с этим регламентирующим документом все инструментальные материалы делятся на шесть групп, каждая из которых предназначена для обработки определенных видов металлов, сплавов и полимерных материалов.

Кроме того, каждая группа резания подразделяется на группы применения, которые обозначаются числом в интервале от 1 до 40. Группы с большим индексом имеют более высокую прочность, а с меньшим — большую твердость и стойкость к износу.

Технология изготовления сверл

Конструктивно спиральное сверло состоит из двух основных компонентов: рабочей части и хвостовика. Первую изготавливают из быстрорежущей стали или твердых сплавов, а второй — из углеродистой инструментальной стали. Производство спиральных сверл по металлу включает в себя следующие укрупненные этапы:

1. Подготовка компонентов. Цилиндрические заготовки для обеих частей нарезают на прутковых автоматах, а затем очищают от заусенцев, поверхностных окислов и загрязнений.
2. Сварка. Две части из разного металла сваривают контактной стыковой сваркой. После этого со сварных швов удаляют излишки металла, а заготовки правят для придания им точной цилиндрической формы.
3. Обточка. Заготовки центруют и обтачивают до точного размера. На этом же этапе подрезают торцы, точат конус хвостовика, обтачивают конец конуса под лапку (у инструмента с цилиндрическим хвостовиком последние две операции отсутствуют).
4. Фрезеровка. Фрезеруют лапку (для конических хвостовиков), спиральные канавки и задние поверхности. После этого заготовка подвергается термической обработке с последующей очисткой на пескоструйной установке.
5. Шлифовка. Шлифуют и полируют канавки спиралей. После этого шлифовке подвергают хвостовик и рабочую часть (с доводкой обратного конуса).
6. Заточка сверла.

Корпуса сборного сверлильного инструмента, в котором режущая часть выполнена из твердосплавных пластин с напайным или механическим креплением, являются достаточно сложными изделиями, т. к. при их изготовлении необходима сложная фрезерная и токарная обработка. Поэтому их обычно изготавливают на станках с ЧПУ или обрабатывающих центрах.

Режущий инструмент: чертежи

1-40 41-80 81-120 121-157

techliter.ru

Таблица размеров сверл по металлу

Государственные стандарты, правила изготовления спиральных и центровочных сверл по металлу, включают в себя таблицы размерных рядов для разных исполнений и направлений вращения спирали. Каждому типоразмеру соответствует уникальное цифровое кодовое обозначение. К примеру, если диаметр сверла с цилиндрическим хвостовиком равен 3.1 мм, оно имеет исполнение N1 и правую спираль, то его общая длина должна составлять 65 мм, длина рабочей части — 36 мм, а кодовое обозначение такого изделия будет 2300-7517. Таблицы размеров для сверл по металлу с коническим хвостовиком включают в себя диапазон диаметров от 5 до 80 мм, а для инструмента с цилиндрическим хвостовиком — от 0.25 до 20 мм. При этом для тонких сверл диаметром до 1 мм предусмотрено только исполнение N1 c правой спиралью.

Материалы изготовления и покрытия

Основные материалы для изготовления рабочих частей монолитного сверлильного инструмента — это быстрорежущие стали и твердые сплавы. В качестве быстрореза чаще всего применяют стали с вольфрамовыми или вольфраммолибденовыми лигатурами. Последние также используют в варианте с добавкой кобальта. Твердые сплавы, которые производятся методами порошковой металлургии, долговечнее, прочнее и термоустойчивее быстрорежущих сталей. В их состав обычно входит несколько тугоплавких металлов, таких как вольфрам, титан, кобальт и тантал. Некоторые изделия, предназначенные для выполнения за одну установку инструмента нескольких технологических операций (например, комбинированное сверло), могут включать в свой состав компоненты, изготовленные из разных инструментальных материалов.
Для улучшения рабочих характеристик сверл по металлу их поверхности подвергают дополнительной обработке или покрывают твердыми соединениями металлов. Самые распространенные методы обработки, повышающие прочность и износостойкость инструмента, — это цианирование и сульфидирование. А для защитных покрытий обычно используют карбонитрид титана (TiCN), в том числе легированный алюминием (TiAlN).

Разработка маршрутной технологии изготовления сверла из стали Р6М5Ф3

1. Получение заготовки — поковки (кузнечный цех).

. Предварительная смягчающая термообработка — изотермический отжиг (термический участок кузнечного цеха).

. Контроль твёрдости (термический участок кузнечного цеха).

. Предварительная механическая обработка (механический цех)

. Окончательная упрочняющая термообработка — закалка со ступенчатым нагревом, высокотемпературный трёхкратный отпуск; улучшение хвостовика (термический участок механического цеха).

. Контроль твердости (термический участок механического цеха).

. Окончательная механическая обработка (механический цех).

. Контроль качества готовой детали (механический цех).

Разработка маршрутной технологии изготовления режущего инструмента метчик из стали Р6М5:

1. Получение заготовки — поковки (кузнечный цех).

. Предварительная смягчающая термообработка — изотермический отжиг (термический участок кузнечного цеха).

. Контроль твёрдости (термический участок кузнечного цеха).

. Предварительная механическая обработка (механический цех)

. Окончательная упрочняющая термообработка — закалка со ступенчатым нагревом, высокотемпературный трёхкратный отпуск; улучшение хвостовика (термический участок механического цеха).

. Контроль твердости (термический участок механического цеха).

. Окончательная механическая обработка (механический цех).

. Контроль качества готовой детали (механический цех).

Разработка технологического процесса термической обработки режущего инструмента:

Технологический процесс предварительной термической обработки

Предварительная термическая обработка режущих инструментов (дисковая фреза, сверло, протяжка) производиться в камерной электропечи типа СНО8.16.5/10. Печь имеет ленточные нагревательные элементы, расположенные зигзагами в два ряда по боковым стенкам, на поду печи и на своде. Подовые нагревательные элементы размещены на специальных алундовых гребенках и защищены массивной металлической жаростойкой плиткой с боковыми ребрами или карборундовой пленкой. Концы нагревателей выведены на заднюю стенку и защищены кожухом. У заслонки печи имеется трубка с рядом отверстий для подвода защитного газа.

) уменьшить карбидную неоднородность литой и катаной стали;

) понизить твердость и обеспечить, таким образом, возможность обработки резанием;

) подготовить структуру для закалки и предупредить нафталиновый излом.

Для изотермического отжига сталь нагревают до температуры, на 20-30°С выше А3 и после выдержки быстро охлаждают до температуры немного ниже критической точки А1»700°С. При этой температуре сталь выдерживается до полного распада аустенита и затем охлаждается на воздухе.

Преимуществом изотермического отжига по сравнению с обычным является значительное сокращение времени отжига и получение более однородной структуры. Температура изотермической выдержки оказывает влияние на получающуюся структуру и свойства. С понижением температуры изотермической выдержки, т.е. с увеличением степени переохлаждения аустенита зерна цементита измельчаются и получается мелкозернистый перлит.

Отжиг осуществляется в электрической печи типа СНО 8.16.5/10, которая по своей производительности обеспечивает выполнение производственной программы и необходимый температурный интервал режима термообработки.

) Предварительная термическая обработка и назначение технологических параметров для фрезы дисковой.

первый нагрев инструмента в электрической газовой печи типа СНО8.16.5/10 до температуры 650°С. Продолжительность нагрева 20-25 мин. Выдержка при температуре нагрева 20-30 мин.

второй нагрев инструмента до температуры 920°С. Продолжительность нагрева 20-25 мин. Выдержка при температуре нагрева 1ч.

охлаждение в печи до 500°С

охлаждение на воздухе до температуры участка

контроль твердости 10% заготовок от партии по методу Бринелля

контроль режима термообработки.

Характерной особенностью отжига безвольфрамовой быстрорежущей стали является образование феррито-цементитной смеси из аустенита при постоянной температуре. При нагреве стали 11М5Ф выше критической точки происходит переход перлита в аустенит. Механизм процесса превращения перлита в аустенит состоит в зарождении зёрен аустенита и их росте. Первоначальные зародыши аустенита при нагреве несколько выше критической точки А1 образуются сдвиговым путём (α → γ) при сохранении когерентности. При росте зародыша когерентность α и γ решёток нарушается, сдвиговый механизм заменяется нормальным механизмом роста, и зерна аустенита приобретают равноосную форму. Изотермическая выдержка необходима для полного распада аустенита и образования перлита.

) Предварительная термическая обработка и назначение технологических параметров для сверла.

нагрев производится в электрической камерной печи типа СНО8.16.5/10 до температуры 840-860°С. Продолжительность нагрева »5 мин. Выдержка при температуре нагрева 10 мин.

охлаждение в печи до 720-730°С и выдержка 2ч

охлаждение в печи до 600°С

охлаждение на воздухе до температуры участка

контроль твердости по методу Бринелля

контроль режима термообработки.

нагрев в электрической камерной печи типа СНО8.16.5/10 до температуры 840°С±10°С. Выдержка при температуре нагрева 20 мин.

охлаждение на воздухе до температуры участка

контроль твердости по методу Бринелля

контроль режима термообработки.

) Предварительная термическая обработка и назначение технологических параметров для метчика

нагрев производится в электрической камерной печи типа СНО8.16.5/10 до температуры 840-860°С. Продолжительность нагрева »5 мин. Выдержка при температуре нагрева 10 мин.

охлаждение в печи до 720-730°С и выдержка 2ч

охлаждение в печи до 600°С

охлаждение на воздухе до температуры участка

контроль твердости по методу Бринелля

контроль режима термообработки.

нагрев в электрической камерной печи типа СНО8.16.5/10 до температуры 840°С±10°С. Выдержка при температуре нагрева 20 мин.

охлаждение на воздухе до температуры участка

контроль твердости по методу Бринелля

контроль режима термообработки.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Как подобрать сверло под обрабатываемый металл

При выборе сверла для работ по металлу в первую очередь необходимо ознакомиться с цветовыми маркировками стандарта ISO 513, которых придерживаются все производители сверлильного инструмента. При этом нужно понимать, что такая маркировка не наносится на само изделие, а присутствует только в его каталожном описании. Можно, конечно, положиться на советы консультанта в магазине инструмента, но такой способ подойдет только в том случае, если требуется подобрать сверло для дрели, предназначенное для работы с обычной конструкционной сталью. Если же предстоит сверлить твердые или вязкие металлы или требуется качественное выполнение работы на заказ, то лучше следовать рекомендациям профессионалов. На рисунке ниже приведен пример использования цветовой маркировки из каталога Mitsubishi.

Необходимо также помнить, что параметры процесса сверления зависят как от характеристик сверла, так и от мощности и скорости вращения привода. Поэтому сверла для шуруповерта лучше не использовать с дрелью, т. к. это, скорее всего, приведет к их повреждению. А скорости вращения шуруповерта явно недостаточно для сверления металла обычными сверлами для дрели.

Сверла, применяемые в станках

На сверлильных станках, у которых посадочное отверстие шпинделя выполнено под конус Морзе, сверла для обработки металла устанавливаются напрямую в шпиндель. А для их фиксации в нем предусмотрен специальный сквозной паз для заклинивания лапки. Такие же сверла применяют и в универсальных станках (сверлильно-фрезерных и пр.), у которых посадочное отверстие шпинделя сделано под метрический конус или под одну из его современных разновидностей. Только в этом случае их вставляют в переходные оправки с соответствующим конусом. В целом сверла по металлу, используемые на станках, не отличаются от тех, что применяют при сверлении ручным инструментом. Единственный вид сверлильного инструмента, предназначенный только для станочного применения, — это сверла со сквозным каналом, предназначенным для подачи СОЖ в зону обработки (см. рис. ниже).

Признаки, что инструмент затупился

Сперва объясним, почему необходимо следить за состоянием оснастки. Если она плохо заточена, то со временем из-за постоянного механического и термического воздействия она может сломаться прямо в процессе металлообработки. К чему это приведет:

• к порче заготовки, ведь внутри отверстия остается обломок, который затем сложно вытащить;
• к повреждению рук или другого незащищенного участка тела токаря, если осколки разлетятся в стороны.

А вот к чему может привести продолжение обработки с резцом, который уже отработал свой срок эффективности:

• к резкому снижению производительности работы – одна и та же процедура будет занимать в несколько раз больше времени, в результате не будет достигнут окончательный эффект, снизится класс точности металлообработки;
• к повышенному перегреву – во время трения и заготовка, и резец начинают нагреваться, а любой металл имеет температуру, в которой он деформируется;
• к работе «вхолостую», то есть вращательные движения инструмента ни к чему не приведут – это может быть достигнуто только в случае окончательного затупления, наиболее часто происходит с короткими изделиями;
• к заклиниванию всего станка – убирать заготовку сложно, иногда просто невозможно вытащить осколок из отверстия, поскольку он начинает там расплавляться – такой исход наиболее часто ожидает длинные сверла;
• некоторый металл после горения сильно закаляется (реакция трения приводит к изменению физических свойств по причине преобразований во внутренней кристаллической решетке) – его очень трудно затем обрабатывать другими инструментами, по сути, проходит частичный, местный процесс закалки.

Чтобы не допустить таких неприятных последствий, перед каждым новым циклом сверления требуется осматривать всю оснастку на пригодность. Регулярные проверки и слежение за состоянием угла заточки при вершине сверла помогут избежать подобных последствий. Необязательно проводить инструментальный анализ, чтобы понять, что резец стал непригодным. Вот по каким признакам можно определить «на глаз», что он нуждается в затачивании:

• появился явно заметный блеск граней заточки – при закруглении материал блестит, что делает его головку заметнее, она отличается от остальных частей (от хвостовика и основного цилиндра);
• возникновение цвета побежалости режущего инструмента – он может стать, например, черно-синим, такой эффект получается из-за сильного изменения температуры, аналогичный процесс с оттенком металла вы можете заметить у отходящей металлической стружки при резке;
• нагрев в процессе работы – безусловно, он будет происходить и при самом остром сверле, но во время эксплуатации заступившегося это будет в несколько раз заметнее;
• увеличение усилий при использовании для аналогичной процедуры – особенно актуально при сверлении ручным инструментом (электродрелью), потому что подача осуществляется не механизмом, а непосредственно самим человеком, то есть мастер просто будет сильнее давить на прибор;
• скрипящий звук уже свидетельствует о том, что заточка не поможет – такой резец стоит просто выкинуть, он сточился до неисправного состояния;
• грубой оценкой можно считать пальпацию пальцем, под подушечкой будет чувствоваться круглый край – острота кромки очень легко определяется, но человек, который мало знаком с точением, не всегда с первого раза сделает правильный вывод;
• на режущей поверхности могут появиться различные дефекты – сколы, заусенцы и пр., притом что ранее при этих же составляющих (станок, металл, сверло, мастер) все было отлично;
• можно увидеть износ, если использовать увеличительное стекло.

Дадим совет, на что обратить внимание в особенности. В самую первую очередь в любом сверле становится непригодной к использованию центральная часть и крайние угловые кромки, потому что они испытывают наибольшее термическое воздействие. После нагрева сталь становится мягче, проще деформируется. К тому же, чем шире радиус, тем больше материал среза, то есть на них максимальная нагрузка. Центральная часть не участвует в функции резания, а скорее раздвигает материал. Чтобы центр не испытывал больших нагрузок и не изнашивался в ускоренном режиме, рекомендуется просверлить резцом меньшего диаметра подготовительное отверстие (черновое), а затем при втором проходе обязательно применять мыльные эмульсии для охлаждения или в самом примитивном варианте – воду.

Лучшие производители

Среди российских производителей сверлильного инструмента для работ по металлу хорошее соотношение цены и качества имеет продукция Волжского инструментального завода (ВИЗ), Томского инструментального . К этой же категории относится инструмент украинского Запорожского инструментального завода (ЗИЗ). Самыми лучшими по качеству являются сверла всемирно известных производителей режущего инструмента, таких как немецкие Bosch, Hasser и Ruko, шведский Sandvik, японская Mitsubishi, тайваньский Winstar и пр. Но их продукция имеет достаточно высокую цену и предназначена в основном для профессионального применения. Кроме того, на рынке массово представлены сверла по металлу под торговыми марками известных продавцов и производителей электроинструмента. В основном это недорогой инструмент, но при этом многие изделия имеют очень высокое качество. В этой категории пользователи чаще всего о, «Интерскол», DeWalt, Hilti, Makita и Metabo.

Чертежи

cadregion.ru

Правила хранения сверл

На рабочих местах промышленных предприятий хранение сверл осуществляется в инструментальных шкафах и тумбочках из листового металла, установленных в непосредственной близости от станка, а также на стеллажах в специальных инструментальных кладовых. Сверлильный инструмент необходимо укладывать в определенном порядке (по типам и диаметрам) в соответствующие отсеки, пеналы или чехлы. Укладка должна обеспечивать сохранность режущих кромок, а также рабочих и посадочных поверхностей. Перед помещением на хранение сверлильный инструмент очищают от металлической пыли и загрязнений, а в случае неиспользования в течение длительного времени смазывают литолом или техническим вазелином. В целях предотвращения возникновения коррозии запрещается располагать рядом с местами хранения инструмента кислотосодержащие и прочие агрессивные жидкости. В домашних мастерских инструмент должен храниться с соблюдением таких же правил. Только вместо тумбочек и шкафов здесь гораздо удобнее использовать пластиковые пеналы и специальные подставки (см. видео ниже).

При сверлении глубоких отверстий в металле рекомендуется поливать поверхность инструмента небольшим количеством масла. На производстве обычно используют И-20, но не у всех есть возможность приобрести именно эту марку. А какое масло взамен индустриального можно использовать в домашних условиях? Поделитесь, пожалуйста, своими соображениями и рекомендациями по этому вопросу в комментариях.

Приспособления и оборудование для заточки

Самый распространенный вариант – использование точильного камня. Он выполнен в виде диска и насаживается на станок. При вращении к нему требуется подносить инструмент и обтачивать его края. Необходимо проводить процедуру аккуратно из-за снопа искр.

Второй способ – сделать в домашних условиях устройство. Оно состоит из втулки, которая точно повторяет диаметр сверла, а также из прижимной балки и, конечно, точильного камня. Нужно изготовить подручник, его можно сделать из деревянного бруска. В нем просверлить несколько отверстий (они должны соответствовать сечению оснасток). Далее, вручную, с помощью вращения ручки необходимо добиться движения абразивного круга. А корректировать направление резца нужно второй свободной рукой.