Пушечные и другие сверла, ГОСТ, критерии выбора

Пушечное сверло представляет собой инструмент, при помощи которого выполняется сверление сквозных и глухих отверстий, отличающихся значительной глубиной. Отверстия данного типа выполняются в валах различного назначения, в шпинделях, а также в других деталях, характеризующихся значительной длиной. С этой целью используются не только пушечные сверла, но и, в частности, однокромочные и двухкромочные сверла с внутренним отводом стружки. Сверление с помощью последних отличается невысокой производительностью, но при этом выполняемые глубокие отверстия характеризуются высокой чистотой, точностью геометрических параметров и прямолинейностью.

Как правильно выбрать инструмент

Выбирая сверла для глубокого сверления, следует учитывать целый ряд факторов:

диаметр и глубину отверстия, которое необходимо выполнить;
характеристики обрабатываемого материала;
тип оборудования, которое будет использоваться для выполнения обработки.

Схема расчета длины сверла при работе на универсальном станке

Следует иметь в виду, что аппарат, на который будет устанавливаться такое сверло, должен быть предназначен именно для глубокого сверления.

Перед началом сверления следует выбрать оптимальную скорость вращения и подачи режущего инструмента, а также обеспечить его эффективное охлаждение. Для обработки материалов, которые в процессе их резания образуют длинную стружку, лучше всего использовать сверло с полированными стружечными канавками.

Сверла ружейные могут быть одно- или двухстроннего резания

Это интересно: Изготовление самодельного сверлильного станка из рулевой рейки

Виды

Существуют следующие виды режущего инструмента, которые используются для выполнения глубоких и очень точных отверстий:

пушечное – на рабочей части инструмента есть канавка, выполненная в виде буквы V; она необходима для того, чтобы отводить из отверстия отработанную металлическую стружку;
эжекторное – этот инструмент применяется для станков, у которых режущий элемент расположен в горизонтальном направлении;
ружейное – вариант, который оснащен пластинами из твердосплавной стали, которые располагаются на промежуточных и основных режущих пластинах;
ружейные – с режущими частями и поверхностями, выполненными из стали и твердых сплавов;
ружейные – у которых твердосплавные режущие пластины закреплены на корпусе методом пайки;
спиральные – имеющие хвостовик, который представлен в форме цилиндрического строения.

Ружейные и пушечные сверлильные инструменты являются однорезцовым вариантом. Благодаря им можно просверлить отверстие, параметры которого по диаметру находятся в диапазоне от 0,5 мм до 10 см.

При работе сверло нагревается, остудить его можно путем подачи смазочно-охлаждающей жидкости в специальное пространство, расположенное внутри рабочей части сверла. Ружейные и пушечные сверла, пластины для резки у которых изготовлены из стальных твердых сплавов, имеют рабочий хвостовик с конфигурацией в виде конуса. Такая форма направляет режущий инструмент более точно в область выполнения сверления.

Сверла ружейные

Сверла ружейные применяются для сверления стволов ружей и других глубоких отверстий небольшого диаметра.

Рис.1.Ружейное сверло с наружным отводом стружки.

На Рис.1. показано сверло для отверстий диаметром 3-17мм. Сверло состоит из рабочей части 1 и стебля 2. Рабочая часть представляет собой трубку из быстрорежущей стали, провальцованную так, что образуется (определяемое углом φ) пространство С для отвода стружки и серпообразный канал Ж для подвода охлаждающей жидкости. Точно так же провальцован и стебель по всей своей длине за исключением участка, используемого для закрепления сверла в наконечнике суппорта станка. Размеры пространства С и канала Ж имеют важное значение; сложность подбора их сечений обусловлена тем, что с изменением одного из них меняется и другое. С уменьшением сечения канала С увеличивается сечение канала Ж, что приводит к улучшению условий подачи охлаждающей жидкости и увеличению жесткости стебля, но в то же время затрудняется отвод стружки, и наоборот. Практически установлено, что наиболее удовлетворительной является величина угла φ=110/120°.

Для облегчения резания и лучшего направления вершина сверла смещена относительно оси на величину L. В результате этого при работе сверла на дне отверстия образуется конус (Рис.2,а), который способствует направлению и центрированию сверла.

Рис.2 Схема действия сил резания на режущие кромки ружейного сверла.

Величина смещения вершины сверла L принимается равной (0,25/0,2)d. Желательно, чтобы размер L был меньше α а угол φ1 меньше φ2. Обычно с этой целью размер α берут равным 0,3d, а L=0,2d. Угол φ1=50°, а угол φ2=70°. В этом случае сила P1 меньше P2 (Рис.2.б), и сверло будет прижиматься направляющей цилиндрической поверхностью тела к стенке отверстия, что предупреждает увод сверла.

Рис.3.Ружейное сверло с фрезерованной канавкой для наружного отвода стружки.

Для уменьшения поверхности соприкосновения цилиндрической части сверла со стенкой отверстия и улучшения условий омывания рабочей части сверла охлаждающей жидкостью предусмотрена лыска шириной К (Рис.1) с оставлением калибрующей ленточки f=0,15/0,4мм. Сверло снабжается обратным конусом, равным 0,1/0,3мм на 100мм длины рабочей части.

Режущее лезвие сверла смещается относительно центра на величину Н (Рис.1), в результате чего при сверлении в центре остается нулевой стержень, диаметр которого обычно 2Н<0,03d. При большем диаметре нулевой стержень трудно обламывается.

Передняя поверхность сверла может быть снабжена стружколомами, глубина которых S колеблется в пределах 0,05-0,4мм в зависимости от диаметра сверла.

Ружейные сверла для отверстий диаметром 18-45мм (Рис.3.) отличаются от сверл меньшего диаметра тем, что рабочая часть сверла изготовляется из сплошного материала. Для подвода охлаждающей жидкости в рабочей части сверла сделано отверстие диаметром d1=5/12мм. Рабочая часть сверла приваривается к стеблю с двумя фрезерованными канавками: одна с углом φ служит для отвода стружки, другая шириной d1+(1,5/2мм) — для впаивания медной трубки по которой подводится охлаждающая жидкость к рабочей части сверла. На передней поверхности сверла делают несколько стружколомов шириной 3-6мм (в зависимости от диаметра сверла).

Критерии выбора

Размерные параметры и технические характеристики ружейных и пушечных сверлильных инструментов регламентируются стандартами ГОСТ, согласно которому эти сверла относятся к изделиям длинной серии. Использование сверла возможно только на специальном станке, предназначенном для выполнения глубокого сверления. При выборе конструкции сверла нужно учитывать требуемые параметры отверстия – его диаметр и длину. Для качественного выполнения задачи большое значение имеет скорость подачи сверла, а также тип его хвостовой части.

Основными рекомендациями, учитываемыми при выборе сверлильного инструмента, являются следующие:

при выполнении отверстия, длина которого будет составлять более 400 мм, рекомендуется применять 2 сверла с различными показателями размерности; сначала нужно воспользоваться инструментом, размер которого составляет 9,95 на 800 мм, а затем отверстие расширяют сверлом, размер которого чуть больше и составляет 10 на 400 мм;
если во время сверления металл дает длинный тип стружки, нужно выбирать режущий инструмент, имеющий длинные и полированные канавки для ее отвода;
если требуется обрабатывать мягкие сплавы металла, например, алюминий, то следует применять режущий инструмент, в конструкции которого предусмотрено одно режущее лезвие, заточенное под углом 180°;
содержание смазочного компонента в охлаждающей жидкости должно быть на уровне не менее 10% от общего объема этого состава;
если обработке подвергается мягкий материал, то выходить на предельные скоростные обороты сверла необходимо поэтапно и делать это нужно в 3 приема; кроме того, отверстие выполняется также поэтапно – сначала делается пилотное сверление инструментом меньшего диаметра, а затем сверлом нужного размера отверстие расширяется;
при смене одного диаметра сверла на другой размер остановить вращение инструмента можно при помощи включения на 1–2 секунды подачи под высоким давлением смазочно-охлаждающего состава; после выполнения отверстия по заданным параметрам сверло отключают, переставая подавать в его отверстие охлаждающий состав.

Чтобы правильно выбрать сверло для выполнения глубоких отверстий, важно учитывать не только его размеры, равные размерам отверстия, но и характеристику металлического сплава, а также тип сверлильного оборудования, на котором будут выполняться работы.

Начинать работу нужно на минимальных скоростях вращения сверла, при этом важно с самого начала обеспечить для него подачу смазочно-охлаждающей жидкости.

О том, как выполняется сверление глубоких отверстий ружейными сверлами HAMMOND, смотрите далее.

Основные этапы сверления глубоких отверстий

Сверление глубоких отверстий в металле обычно выполняют в такой последовательности:

Производится сверление в детали подготовительного отверстия с немного меньшим диаметром с допуском Н8.
Основной обрабатывающий инструмент запускают на низких оборотах и медленно перемещают к торцу детали.
Постепенно выводят инструмент на необходимые по технологии обороты и начинают подвод смазывающе-охлаждающей жидкости.
Производят сверление детали на необходимую глубину. При этом инструмент не уводят из отверстия.
Если по технологии используется инструмент значительной длины, то первую четверть реза выполняют на сниженной частоте вращения. Остальную часть отверстия вырезают на номинальной частоте вращения.
При достижении необходимого значения глубины прекращают подачу смазочно-
охлаждающей жидкости к инструменту.
Затем сверло быстро отводят из зоны сверления и останавливают работу агрегата.

Данная технология является стандартной и может отличаться в зависимости от применяемого инструмента и металлообрабатывающих аппаратов.

Ступенчатое сверло 5-мм vs гетинакс. Рассверливаем, сохраняем соосность.

Ступенчатые сверла, на самом деле, гениальное изобретение в мире расходников. С одной стороны, они позволяют сверлить отверстия довольно большого диаметра при фиксированном хвостовике, не меняя сверла, с другой-такое сверло самоцентрируется уже по первому отверстию, поэтому все последующие получаются соосными. Давненько я делал обзор на ступенчатые дюймовые сверла , набор привлек меня универсальностью и чемоданчиком. Пользуюсь ими очень часто по древесным материалам, но есть определенные трудности, когда нужно не просто рассверлить отверстие соосно, но и сделать его определенной глубины под конкретный метрический диаметр. А как известно, глубина отверстия соответствует высоте ступени сверла, а сверла перовые, форстнера, как правило, не дюймовые, соответственно, отцентрировать их в отверстии, рассверленном дюймовым ступенчатым сверлом не очень-то получится.

Я не люблю ступенчатые сверла со стандартным шестигранным хвостовиком 6,3 мм, во-первых, он не силовой, во-вторых- нет надобности в нем. Поэтому заказ был сделан в пользу цилиндрического хвостовика.

Сверло приехало просто в пакете, и невооруженным глазом повреждений не испытало:

Качество изготовления хорошее, лазерная маркировка диаметров четкая. Одна фигня-цифры постоянно забиваются опилками, их приходится чистить в работе:

Диаметр хвостовика оказался 13 мм, имейте в виду, если у вас дрель с патроном до 10 мм, придется искать патрон до 13 мм. Хотя в хозяйстве дрель под 13 мм должна быть всегда.

Если сравнивать с дюймовым, то отличается покрытие, хвостовик короче и диаметр больше — 13 мм против 9,5 мм у дюймового. К тому же у дюймового мне хвостовик нравится наличием 3-х широких граней на нем:

Одно из применений, как я уже сказал, это рассверливание отверстий без нарушения соосности. Как пример, имеется центральное отверстие из-под коронки 6,3 мм:

Требуется рассверлить его с двух сторон на 15 мм и 12 мм на определенную глубину с сохранением соосности и аккуратности краев, например для посадки на вал:

Сделать это легко, я рассверливаю деталь ступенчатым сверлом до диаметра основного сверла:

Затем рассверливаю в глубину другим сверлом:

Ступенчатое сверло отлично подходит для получения различных углублений для крепежа:

Материал, который я сверлил в данном случае-текстолит- ПТ толщиной 16 мм (слоистый листовой прессованный материал на основе хлопчатобумажной ткани и термореактивного связующего)

Сверло конечно же не бьёт, сверлит чистенько. Разницы в качестве между дюймовыми и метрическим я не заметил.

В данном случае показано сверло с диаметрами 5-7-10-12-15-17-20-22-25-27-30-32-35 мм

Для полноты картины советую приобрести сверло 4-32 мм (4-6-8-10-12-14-16-18-20-22-24-26-28-30-32)

Я не стал его показывать, ибо одно и то же, а использовал в работе именно то, что в обзоре.

А также сверло 3-12 мм (3-4-5-6-7-8-9-10-11-12)

Это сверло будет отличным дополнением хотя-бы потому, что у него высота промежуточной ступени 5 мм, ну и шаг в 1 мм:

На этом все.

Глубокое сверление

Вид механической обработки черных металлов путем резания отверстий вращающимися механизмами называют сверлением.

Различают простое и глубокое сверление.

Во втором случае глубина отверстия должна быть более 10 см., или размером вглубь более 5 исходных диаметров (5*d). При помощи сверл получают отверстия различной глубины и диаметра или многогранного сечения.

Это интересно: Шабер слесарный: назначение и виды инструмента для шабрения

Важные особенности сверления глубоких отверстий

Глубокое сверление отверстий в металле является специфическим процессом металлообработки и требует соответствующего подхода. Эту операцию следует выполнять на специально предназначенных для этого станках для глубокого сверления.

Важной особенностью процесса является точная центровка инструмента и исключение отклонения сверла по оси. Необходимо исключить биение инструмента. Чтобы получить отверстие с точными размерами и качественной поверхностью важно обеспечить место обработки достаточным количеством СОЖ.

Канавки для отвода стружки должны быть гладкими, чтобы обеспечить своевременный отвод стружки из зоны обработки.

Сверление глухих отверстий отличается в сторону усложнения тем, что в процессе работы нужно постоянно контролировать глубину отверстия. Для глубоких отверстий это вызывает некоторую сложность.

Обработка заготовки с целью ее сверления может производиться несколькими способами:

Заготовка вращается, при этом одновременно производится продольная подача не вращающегося сверлильного инструмента;
Заготовка не вращается, зафиксирована;
Одновременное вращение заготовки и инструмента.

Все эти способы широко применяются на практике. Наибольший спрос на процесс глубокого сверления есть в следующих сферах: металлургия, производство труб, нефтегазовая и аэрокосмическая промышленность, выпуск плит теплообменников и бойлеров и многие другие. Наиболее часто применяют следующие детали с глубокими отверстиями: роторы, валы, оси, втулки, гильзы, цилиндры, бандажи, металлические скорлупы и многое другое.