Сверление квадратных отверстий в металле

Содержание

Сверление квадратных отверстий. Сверло Уаттса. Треугольник Рёло.

При выполнении различных слесарных и ремонтных работ иногда возникает необходимость выполнить в металлической заготовке отверстие квадратного сечения. Если для получения круглых отверстий используется стандартный набор инструмента, который имеется под рукой у каждого мастера, то для квадратного профиля нужен специфический инструмент.

сверление квадратных отверстий

Конечно, не имея в наличии соответствующего инструмента, можно получить квадратное отверстие высверливанием круглого с последующей ручной обработкой до квадратного профиля. Но такой способ является малопроизводительным, трудоемким и не позволяет получить точные форму и размеры необходимого профиля.

Для получения качественного профиля наиболее часто сверление квадратного отверстия производят с применением сверла Уаттса, работа которого основывается на особенностях перемещения геометрической фигуры, которая называется треугольник Рело. С технической точки зрения такое сверло правильнее называть фрезой. Использовать напрямую с дрелью сверло Уаттса не получится, потребуется дополнительно специальный переходной шпиндель, который обеспечит необходимую траекторию движения инструмента.

Технологии сверления металлов

В этой статье мы поговорим о технологиях сверления металла, которые мастера применяют в быту и на производстве. Вы узнаете обо всех особенностях и нюансах техпроцессов.

Фотография №1: сверление металла

Ступенчатое (конусное) сверло по металлу — виды, назначение и характеристики

Конусное сверло представляет собой сверло конусной формы с одной или несколькими продольными прямыми или спиральными канавками, которые образуют режущую кромку инструмента. Благодаря переменному диаметру сверла с его помощью можно получать в обрабатываемых деталях различные по размеру отверстия.

конусное сверло

Следует отметить, что конусные сверла бывают двух основных видов, которые часто путают между собой: непосредственно коническое сверло и ступенчатое сверло.

Конические сверла отличаются плавным переходом диаметра от меньшего к большему. С их помощью можно просверлить в металле отверстие с диаметром в диапазоне от минимального до максимального значения диаметра самого инструмента.

Ступенчатые сверла отличаются последовательным ступенчатым переходом диаметров. При использовании такого типа режущего инструмента намного легче контролировать размер обрабатываемого отверстия, причем его диаметр будет строго соответствовать одному из значений диаметров последовательного ряда сверла.

коническое сверло

Как сделать большое отверстие в металле?

Закрепить металлический лист или деталь можно с помощью разнообразных крепёжных элементов. Однако для них нужно сделать дырки. Сверление отверстий в металле требует от человека использования специальных инструментов. Чтобы провести работу без затруднений, нужно уметь выбирать оборудование и работать с заготовками разного размера.

Сверление отверстий

Сверление отверстий в металле

Квадратное сверло или как просверлить отверстие квадратной формы разными способами

Чтобы просверлить круглое отверстие, понадобится воспользоваться дрелью и сверлом. Как это сделать — известно практически всем. Однако часто в домашнем хозяйстве возникает необходимость сверления квадратных отверстий. Для реализации этой задачи понадобится воспользоваться специальным квадратным или долбежным сверлом. Его еще называют долото или фрезой, позволяющей получать проемы соответствующей формы. Что собой представляет фреза, и как ею пользоваться, знают далеко не многие.

Квадратные сверла

Инструмент для сверления квадратных отверстий

Для сверления квадратных отверстий применяют специальные сверла Уаттса. Они отличаются от обычных инструментов рабочими частями, имеющими особую конструкцию. В ее основе – треугольник Рело.

02_Трегуольник Рело и его свойства.jpg

Изображение №1: треугольник Рело и его свойства

Эта фигура представляет собой пересечение трех равных кругов. Самое важное свойство треугольника Рело заключается в том, что если провести к такому треугольнику пару параллельных опорных прямых, то расстояние между ними будет всегда постоянным. Как видно на рисунке выше, если вращать треугольник Рело по траектории, описываемой 4-мя эллипсоидными дугами, получается квадрат с незначительными скруглениями в углах.

Наработки Рело использовал английский инженер Г. Уаттс. Именно он создал сверло для квадратных отверстий, названное в его честь — сверло Уаттса. Рабочая часть имеет вот такой профиль.

03_Сверло Уаттса и профиль его рабочей части.jpg

Изображение №2: сверло Уаттса и профиль его рабочей части

О сверле Уаттса и треугольнике Рёло

Сверло Уаттса

Для того чтобы понять, как работает сверло Уаттса, нужно выполнить небольшой экскурс в геометрию. Еще в 15 веке математиков заинтересовали интересные свойства плоских фигур с равной толщиной. Наиболее известной такой фигурой является окружность. Другой простой фигурой из данного ряда является скругленный треугольник.

Данная фигура получается так. За основу берется равносторонний треугольник. Затем из каждой вершины треугольника прочерчивается окружность радиусом равным стороне треугольника. В итоге получится новая фигура с дугообразными сторонами (сморите рисунок ниже).

Принцип треугольника рело

Немного позже ученый Л. Эйлер обратил внимание на интересную траекторию вращения скругленного треугольника. Затем инженер Рело увидел, что при определенном способе вращения фигуры, траектория ее вершин описывает форму очень близкую квадрату. Для этого необходимо производить вращение с некоторым эксцентриситетом. При таком движении лишь во внутренних углах полученного квадрата образуются незначительные скругления. Такой треугольник сегодня известен под названием треугольник Рело.

В начале 20 века английский ученый Уаттс смог изобрести и запатентовать техническое решение, которое бы обеспечило такое движение металлорежущего инструмента, чтобы в итоге в обрабатываемой детали получилось квадратное отверстие. Получившийся в итого инструмент стал носить название сверло Уаттса.

Конструктивные особенности и принцип работы квадратных сверл

Для сверления квадратных отверстий применяется специальная насадка для дрели. Эта насадка называется сверлом Уаттса, которая имеет форму треугольника. Главная особенность этой насадки в том, что наконечник в виде треугольника Рёло (назван в честь основателя) имеет область пересечения трех равных кругов.

Что такое треугольник Рело

Именно за счет специальной треугольной формы наконечника фрезы получается квадратная форма проема в поверхности обрабатываемого материала. Принцип получения такой формы отверстия посредством применения треугольного сверла заключается в следующем:

  1. Центр треугольника движется по своей траектории, повторяя при этом движения
  2. Получить такую траекторию удается за счет эллипсоидных дуг в центральной части сверла
  3. Грани треугольника будут перемещаться по аналогичной траектории, повторяя форму квадрата со скругленными гранями

На основании треугольника Рёло была изготовлена специальная насадка, посредством которой можно просверлить круглое отверстие с закругленными углами. Центральные эллипсоидные дуги треугольника — это есть ось, которая не остается на месте, как в случае с обычным круглым сверлом, а перемещается по соответствующей траектории. Главный недостаток применения таких насадок заключается в том, что получаемое отверстие в виде квадрата имеет закругленные углы. Конструкция сверла Уаттса, в основе которого лежит треугольник Рёло, представлена на фото ниже.

Конструкция сверла Уаттса

Высверливание проема осуществляется посредством трех боковых частей, которые имеют заточку. Когда сверло начинает двигаться, центральная часть осуществляет вращательное действие, а боковые грани повторяют качательные движения.

Насадка состоит из хвостовой и рабочей части. Хвостовик предназначен для закрепления насадки в патроне инструмента, а рабочая часть осуществляет основную работу — высверливает квадратный проем. Рабочая часть состоит из головки (она же называется долотом) и спирали, как на обычном сверле. Конструктивным элементом сверла также является держатель, который представляет собой оправку. В этой оправке перемещается сверло, тем самым исключая его хаотичное движение. Оправка имеет отверстие, через которое происходит удаление стружки.

Конструкция квадратных сверл

Рабочая часть имеет специальные канавки, предназначенные для отвода стружки из зоны реза. Эти канавки также снижают нагрузку на патрон, тем самым повышая эффективность реза, и уменьшая величину инерции. Принцип работы квадратного сверла показан на видео.

Немного истории с геометрией

Ещё в XV веке легендарный Леонардо да Винчи, изучая свойства геометрических фигур, обратил внимание на так называемые геометрические объекты с равной толщиной. Таких фигур имеется бесконечное множество, но простейшей – помимо окружности — является скруглённый треугольник, который может быть образован следующим образом. Вычерчивается равносторонний треугольник, каждый из углов которого соединяется дугой окружности, проведённой из центра противоположной стороны. Особенностью такого треугольника будет то, что все его стороны будут иметь постоянную ширину, которая равна длине стороны исходного равностороннего треугольника.

Практическую пользу из этого факта извлёк Л. Эйлер, который три века спустя продемонстрировал вращение такого скруглённого треугольника: вначале вокруг собственной оси, а затем – с некоторым эксцентриситетом, благо карданный механизм науке и технике того времени был уже известен.

Ещё дальше в практическом использовании данной фигуры пошёл немецкий инженер Ф. Рело, который обратил внимание на то, что траектория углов движущегося треугольника при определённых способах его вращения весьма близка к квадрату. Лишь непосредственно в углах квадрата внешняя поверхность описывает дугу, впрочем, небольшого радиуса. В современной технической литературе подобный треугольник называют треугольником Рело, хотя никаких углов у данной фигуры фактически уже нет.

фигура рело

Пройдёт ещё несколько десятков лет, и англичанин Г. Уаттс придумает приспособление, которым можно обеспечить гарантированную квадратную траекторию для металлорежущего инструмента. Техническое решение для сверла Уаттса было запатентовано в 1916 году, а через год началось серийное производство таких инструментов.

сверло уаттса

Область применения

Конические сверла по металлу применяются для получения отверстий в листовом и тонкостенном металле. Обычно толщина обрабатываемого металла составляет от 1 до 4 миллиметров и зависит от высоты ступени сверла. Если высота ступени составляет 4 миллиметра, то и максимальная толщина листа или металлопроката, которые поддаются обработке, составит, соответственно, 4 миллиметра. Ступенчатое сверло позволяет работать даже с тонколистовым металлом.

Главным отличием от других типов является то, что при помощи одного сверла можно получить сразу несколько типоразмеров отверстий.

Отметим, что бывают также сверла конические для обработки не только металла, но и древесины, пластика, гипсокартона, текстолита.

Коническое сверло (иногда мастера называют его сверло морковка) выделяется также тем, что при правильной работе с ним отверстие практически не имеет дефектов. Грамотное использование инструмента позволяет получить ровные стенки и края отверстия, отсутствие заусенцев и трещин. После сверления отсутствует необходимость дополнительной обработки отверстий. Поэтому часто мастера используют их для того, чтобы исправить дефекты отверстий, полученных другим типом сверлильного инструмента.

Качественное конусное сверло по металлу имеет твердые острые кромки, что позволяет ему работать с металлом с высокой плотностью и твердостью. Некоторые сверла также имеют абразивное напыление, что еще больше повышает их эффективность. Там, где другой инструмент бессилен, часто очень удобно воспользоваться рассматриваемым видом сверл.

Конусное сверло имеет острый наконечник, что позволяет проводить операцию сверления без предварительного кернения и дополнительной центровки.

Мощность и обороты при работе с металлом

Немаловажным фактором, является выбор инструмента, а именно перфоратора, дрели или шуруповерта, которым буду выполняться отверстия в металле. Если вы будете пользоваться дрелью с мощностью до 700Вт у вас не получится сделать сразу большого отверстия. Ручная дрель мощностью до 700Вт лучше всего использовать для высверливания отверстий диаметром до10-13мм.

Важно правильно выбрать обороты дрели или шуруповерта. Ведь при высоких оборотах, ваше сверло просто-напросто сгорит. Так вы его испортите.

Производить сверление металла нужно на низких или средних оборотах, не превышая 500-1000 оборотов.

Чем больше диаметр сверла, с которым вы работаете, тем меньшую скорость нужно выбирать.

Технологии сверления отверстий в металле, применяемые в быту

В быту для сверления отверстий металле применяют три технологии. Заготовки и листы зажимают при помощи струбцин и тисков. Чаще всего в домашних условиях используют обычные бытовые дрели и цилиндрические спиральные сверла.

Обычное сверление

Эта технология сверления металла знакома каждому.

Отверстие намечают при помощи молотка и кернера.

Заготовку зажимают в тисках или при помощи струбцины.

Сверло нужного диаметра вставляют в патрон дрели и зажимают.

Высверливают сквозное или глухое отверстие.

Фотография №3: сверление металла в домашних условиях

Рассверливание

Рассверливание металла — это технология, направленная на увеличение диаметра ранее проделанного отверстия. Для этого берут сверла больших диаметров.

В домашних условиях отверстия обычно приходится рассверливать поэтапно, постепенно увеличивая диаметр используемых инструментов. Это связано с тем, что мощности бытовой дрели во многих случаях недостаточно для просверливания отверстий больших диаметров в толстых заготовках. Кроме этого поэтапный подход уменьшает осевое давление на сверла. Это значительно уменьшает вероятность поломок.

Изображение №1: принцип сверления отверстий больших диаметров в толстом металле в домашних условиях

Уменьшение диаметров глубоких частей отверстий

При этой технологии сверления вначале просверливают неглубокое отверстие большого диаметра, а затем используют инструменты меньшего размера. Технология выглядит так.

Изображение №2: технология уменьшения диаметров отверстий в металле

Что можно использовать в домашних условиях

В домашних условиях обычно приходится сверлить отверстия под прямыми углами. Для повышения точности можно воспользоваться двумя эффективными подручными средствами.

Металлический уголок

Это самое распространенное приспособление для сверления отверстий под углом 90°. Используется оно так.

Сделайте разметку при помощи керна.

Возьмите дрель и установите сверло в центр будущего отверстия.

Приложите уголок к сверлу так, чтобы он соприкасался с инструментом обеими сторонами.

Просверлите отверстие требуемой глубины.

Удлиненная гайка

Отверстия, полученные сверлением металла под прямым углом при помощи удлиненной гайки, также имеют высокую точность. Операция предполагает лишь удерживание приспособления нужного диаметра при сверлении с центрированием сверла в намеченной точке.

Особенности применения сверл для квадратных отверстий

Стандартные сверла Уаттса, предназначенные для сверления квадратных отверстий в металле, изготавливают из стали У8. Закалка производится до получения твердости инструментов в пределах от HRC 52 до HRC 56. В тяжелых условиях эксплуатации используют инструменты из легированной стали Х12. Твердость материала варьируется в пределах от HRC 56 до HRC 60.

Самая важная особенность применения этих сверл для квадратных отверстий на производстве и в быту заключается в необходимости использования дополнительных приспособлений для фиксации инструментов и перемещения рабочих частей по вышеописанной траектории.

Что используют на производстве

Для фиксации сверл для квадратных отверстий в металле на станках используют специальные шпиндели-переходники. Они состоят из:

Классификация сверл для квадратных проемов

Название «квадратное сверло» происходит от того, какую форму отверстия насадка способна просверлить. Внешне такие сверла имеют вид треугольника (наконечник), но с их помощью удается получать проемы квадратной формы. Классифицируются рассматриваемые насадки по ряду следующих признаков:

Как просверлить квадрат в древесине

  1. Тип рабочего материала — это может быть древесина, металл или пластик
  2. Материал, из которого изготовлена насадка. В зависимости от того, в каком материале необходимо получить квадратный проем, насадки изготавливаются из легированной, углеродистой или быстрорежущей стали
  3. Тип производства насадок — они бывают двух видов: цельные и составного типа. Составные насадки имеют шарнирный (карданный) хвостовик, посредством которого снижается нагрузка на патрон инструмента. Сегодня карданные насадки встречаются крайне редко
  4. Форма хвостовика — в зависимости от этого параметра можно использовать насадки на дрелях, сверлильных станках и прочих видах оборудования. Сверла Уаттса выпускаются с цилиндрическим, коническим и шестигранным хвостовиком. Фрезы с коническими хвостовиками устанавливаются напрямую в патрон сверлильного станка, а цилиндрические и шестигранные насадки требуют применения специального патрона для закрепления
  5. Длина сверла — они бывают длинные, средние и укороченные
  6. Класс точности — нормальный и повышенный
  7. Диаметр — зависит от того, какой размер квадрата необходимо получить в итоге
  8. Длина рабочей части — еще один важный параметр, который отвечает за возможность сверления соответствующих отверстий с разной степенью углубленности
  9. Конструкция — фрезы для квадратных отверстий бывают с накладной рамкой, а также переходником или без него

Выбор насадки

Квадратные сверла отечественного производства выпускаются с соблюдением стандартов ГОСТ 886-77, ГОСТ 4010-77 и ГОСТ 10902-77. Однако большой популярностью пользуются сверла зарубежного производства, которые изготавливаются с соблюдением соответствующих стандартов. Маркировка указывается на хвостовой части фрезы, где представлена такая информация, как диаметр, материал изготовления и наименование компании.

Сверло или фреза?

Большинство технической общественности считает, что всё-таки фреза. Тем не менее, производители упорно продолжают называть данный инструмент сверлом для квадратных отверстий, сверлом Уаттса или сверлом, профиль которого соответствует треугольнику Рело.

Что правильнее? Если обратиться к кинематике перемещения такого режущего инструмента (для наглядности можно воспользоваться схемой, приведённой на рис. 1, то можно обнаружить, что съём металла будет производиться только боковой поверхностью, причём плоскостей резания будет не одна, как у обычного сверла, а четыре, что более свойственно фрезам.

Однако одного вращающего движения для получения квадратного отверстия будет недостаточно. Простые математические вычисления (в данной статье не приводятся) показывают: для того, чтобы «сверло» для квадратного отверстия выполняло свою функцию, оно должно при работе описывать не только основное движение вращения режущей кромки, но и качательное движение сверла/фрезы вокруг некоторой оси. Оба движения должны производиться во взаимно противоположных направлениях.

треугольник рело

Рисунок 1 – Треугольник Рело: а) – построение; б) последовательность вращения для получения отверстия квадратной формы.

Угловая скорость обоих вращений определяется довольно просто. Если за параметр f принять частоту оборотов вала дрели (либо перфоратора), то для колебательных вращений шпинделя вокруг собственной оси достаточна скорость в 0,625f. В этом случае ось шпинделя как бы зажимается между рабочим валом и приводным колесом, заставляя сверло/фрезу колебаться в зажимном приспособлении с остаточной скоростью

(1 – 0,625)f = 0,375f.

Более точно результирующую скорость вращения фрезы можно установить, пользуясь техническими характеристиками дрели/перфоратора, но ясно, что она будет намного ниже той, на которую изначально рассчитан инструмент. Поэтому получение квадратного отверстия будет происходить с меньшей производительностью.

Виды и их устройство

Для высверливания отверстий в форме квадрата чаще всего используются сверла Уаттса. Особенностью их конструкции является то, что в основе лежит не квадрат, а треугольник, называемый треугольником Рёло. Принцип действия сверла такой: треугольник двигается по эллипсоидным дугам, при этом своими вершинами он будет очерчивать квадрат идеальной формы. Единственным недостатком может считаться легкое закругление вершин 4-угольника. Квадрат получится в случае, если эллипсоидных дуг будет 4, а движение треугольника Рёло – равномерным.

Нужно отметить, что треугольник Рёло – конструкция, уникальная по своим свойствам. Только благодаря ему и стало возможным создание сверл для высверливания отверстий в форме квадрата. При эксплуатации этого изделия важно помнить, что ось, по которой оно вращается, обязательно должна описывать эллипсоидные дуги, а не стоять в одной точке. Устройство патрона оборудования должно быть таким, чтобы не мешать треугольнику совершать движение. Если треугольник движется четко по правилам, то итогом высверливания станет ровный квадрат, а обработка не затронет только 2% от его общей площади (за счет скругления уголков).

Виды ступенчатых (конусных) сверл

Как было отмечено, конусные сверла бывают с плавным переходом диаметра и с шаговым, ступенчатым. Наибольшее применение нашли сверла ступенчатые, поскольку они позволяют получить отверстие строго определенного размера с ровными стенками. Отверстие, полученное плавным конусным сверлом, всегда будет иметь небольшой уклон. В случае работы с тонколистовым металлом это будет малозаметно.

В общем случае качество ступенчатых сверл можно классифицировать по цвету:

  • Серый металлический оттенок. Обычно такой инструмент выполнен из инструментально стали невысокого качества. Дополнительной термической обработки при его изготовлении также не было предусмотрено. Абразивного покрытия на поверхности сверла не имеется. Такие сверла не следует приобретать, если предполагается их регулярное использование, а также работа с толстым и прочным металлопрокатом.
  • Сверла черного цвета. Такой инструмент при производстве был подвергнут термической обработке. Была произведена обработка паром и последующая закалка. Такая обработка увеличивает твердость инструмента и повышает его эксплуатационный ресурс. Но все равно не рекомендуется работать такими сверлами с нержавеющими и другими высокопрочными сталями.
  • Тускло золотистый цвет. Ступенчатое сверло по металлу, которое имеет бледно желтый цвет, изготавливается из металла с добавление легирующих добавок, чаще всего кобальта. Такой инструмент подвергается закалке с последующим отпуском, что снимает внутренние напряжения и увеличивает прочность и долговечность инструмента. Сверлами такого цвета можно обрабатывать прочные легированные и нержавеющие стали.
  • Ярко золотистый оттенок. Инструмент такого цвета является наиболее высококачественным и предназначен для работы с толстостенными сталями высокой прочности. Стали, из которых изготавливается инструмент, получают добавлением нитрида титана и последующей термической обработкой.

Самодельное сверло

Дорогое сверло для работы необязательно покупать, в некоторых случаях его можно изготовить в домашних условиях. Лучше всего для этого подойдет стержень из сплава кобальта и вольфрама – победит. Такой стержень легко распознать среди других железок: он не будет поддаваться резанию полотном для металла. Далее делают следующее:

  1. Устанавливают на наждак алмазный круг.
  2. Торцуют одну сторону стержня и стачивают на этой стороне шлицы, как на плоской отвертке.
  3. Далее стачивают бока, чтобы получился острый конус.

Уважаемые посетители сайта, поделитесь в комментариях предложениями, как еще можно просверлить отверстие в стали, которая была подвержена закалке.

Как правильно сверлить металлические изделия

Одним из самых важных параметров с высверливании отверстия является острота сверла. Если вы приобрели одно из самых дешевых сверл, оно может оказаться тупым и вовсе из мягкого металла, который не даст вам сделать и пару отверстий.

Насколько быстро будет срезаться и тупиться наконечник сверла, зависит скорость сверления, твердость металла, усилия прилагаемого на сверло, и охлаждения.

  • При сверлении больших отверстий, предварительно нужно сделать отверстия меньшего диаметра. Так процесс будет намного быстрее, и сверла не будут так быстро тупиться.
  • Для точной центровки отверстия, нужно воспользоваться керном, и накернить центр отверстия перед сверлением.
  • Для охлаждения рабочей части сверла, нужно воспользоваться машинным маслом. Просто опустите рабочую часть сверла в емкость с маслом. Периодически повторяйте эту операцию. Можно использовать мыльную воду для охлаждения(за счёт снижения силы трения).
  • При высверливании глубоких отверстий периодически доставайте сверло и освобождайте его от стружки.

Как сверлить листовой металл

При работе с листовым металлом особых трудностей возникнуть не должно, даже при высверливании отверстий большого диаметра. Единственное, нужно под место сверления подкладывать деревянный брусок, он поможет снять стружку. Когда вы чувствуйте, что почти просверлили металлический лист-уменьшите давление на сверло, это так же поможет уменьшить вероятность возникновения заусенец.

Как правильно делать отверстия в трубах

сверление труб

Основной проблемой при высверливании отверстий в круглых трубах, является сложность перпендикулярного сверления. Это означает, что отверстие с которого началось сверление, не соответствует выходному. Что бы решить эту проблему, нужно применять сверлильный станок, или специальные направляющие, которые можно сделать самому или приобрести готовые.

Как сверлить алюминий

Кто работал с алюминиевыми деталями, знает, что это мягкий металл. Основная проблема при сверлении алюминия, заключается в обильном обертывании стружкой сверла. Из-за этого сверло перестает сверлить и застревает в металле. Что бы избежать этого, нужно чаще доставать сверло из отверстия и снимать стружку.

Как сверлить нержавейку (нержавеющую сталь)

Нержавейка относится к легированной стали, выполнять сверление который не простое дело. Для того, что бы сверление было комфортное, желательно выбирать сверла с кобальтовым наконечником. Сверлить нержавейку нужно на минимальных оборотах, а именно 100-200 оборотов в минуту. Такие обороты дают нужную скорость реза нержавейки и хорошее качество. Если на вашем инструменте нет регулировки оборотов вращения, стоит нажимать кнопку периодически на секунду-две, что не даст быстро разогнаться сверлу.

Если нужно сделать отверстие большого диаметра, нужно применять коронки по металлу, которые дают возможность сверлить только по наружному диаметру отверстия.

Сверление толстых заготовок

Не многие начинающие мастера знают, как просверлить отверстие в металле большой толщины. Глубокое сверление сложнее обычного. На производстве оно проводится с помощью токарных станков. В них заготовка закрепляется в подвижном шпинделе, который её вращает.

Если возможности использовать промышленное оборудование нет, можно просверлить глубокое отверстие с помощью дрели. Для этого нужно приобрести специальные направляющие для электроинструмента. Дополнительно требуется использовать машинное масло для охлаждения. В процессе работы нужно периодически останавливаться, чтобы вычистить стружку и дать ему остынуть.

В заключение

Как видите, сверлить отверстия под углами можно при помощи различных приспособлений. Лучшие варианты — профессиональные приставки и закрепляемые кондукторы.

Выбор фрезы под сверление квадратных проемов

Какие трудности могут возникнуть при выборе сверла под квадратное отверстие? Казалось бы, что никаких трудностей вовсе не возникнет. Нужно только прийти в магазин, и сообщить продавцу размер и форму проема, который необходимо получить в итоге. При покупке долбежной фрезы понадобится уделить внимание следующим техническим параметрам:

  1. Производитель — рассматриваемые устройства изготавливают все современные фирмы, причем не только отечественные, но и зарубежные. Цены таких сверл отличаются в зависимости от того, кто является производителем. Не всегда высокая стоимость товара говорит о его качестве, поэтому выбирать необходимо в зависимости от того, как часто планируете пользоваться насадкой. Если часто, то лучше отдать предпочтение изделиям производителя Rapid. Китайские насадки стоят дешевле, поэтому для продолжительного применения они не рассчитаны
  2. Длина сверла — зависит от того, какой глубины проем необходимо получить в итоге. Наиболее распространенные варианты фрез по длине от 160 до 225 мм
  3. Размер квадратного отверстия — все зависит от поставленной задачи. Насадки в зависимости от размера оправки имеют соответствующие параметры. Надо понимать, что это один из главных параметров. Долото насадки всегда имеет меньший диаметр, чем размер оправки
  4. Тип хвостовика — на этот параметр важно обратить внимание, так как закрепить сверло с конусным хвостовиком в патроне дрели не получится
  5. Предназначение — в зависимости от того, какой материал планируется обрабатывать — сталь или древесину. Для стальных заготовок применяются изделия из высоколегированной и быстрорежущей стали, а для древесины выпускаются насадки из углеродистой стали

Квадратное сверло размеры

Размер сверла d, мм B, мм L, мм C, мм D, мм E, мм
6х6 4 45 160 115 6 19
8х8 5,7 50 205 135 8 19
10х10 6,8 50 205 140 10 19
12х12 9,5 70 210 140 12 19

На основании вышеуказанных параметров следует выбирать сверла под квадратные проемы. Для начала определитесь с размером необходимого отверстия, а также его шириной.

Устройство и принцип работы

Непосредственно применить фрезу/сверло для квадратных отверстий с профилем треугольника Рело нельзя – необходимы канавки для отвода образующейся стружки.

Поэтому (см. рис. 2) профиль рабочей части инструмента представляет собой вышеописанную фигуру, из которой вырезано три полуэллипса. При этом реализуются три цели: снижаются момент инерции сверла, нагрузки на шпиндель, а также повышается режущая способность фрезы.

принцип работы сверла уаттса

Рисунок 2 – Фактический профиль рабочей части инструмента

Конструкция инструмента такова. Собственно, рабочая часть включает в себя рабочую поверхность, которой производится съём металла и отводящие стружку канавки. Изготавливается фреза-сверло для квадратных отверстий из стали У8 и закаливается до твёрдости HRC 52…56. При особо тяжёлых условиях эксплуатации используются изделия из легированной стали Х12 с твёрдостью HRC 56…60. При нормальной подаче СОЖ и из-за сравнительно небольших температур в зоне обработки стойкость инструмента – высокая.

Более сложную конструкцию имеет шпиндель-переходник. Он включает в себя:

  1. Корпус.
  2. Зубчатый венец.
  3. Посадочное место под основной шпиндель (если инструмент устанавливается в инструментальной головке металлорежущего станка, то переходник имеет вид конуса Морзе).
  4. Приводной шестерни.
  5. Основного шпинделя.
  6. Шестерни зацепления с зубчатым венцом.
  7. Качающейся втулки.

сверло для квадратных отверстий

Для бытовых приспособлений производители фрез/свёрл для квадратных отверстий предлагают накладные рамки, которые соединяются карданной передачей с патроном, и сообщают эксцентрические перемещения режущему инструменту. Толщина такой рамки определяет глубину получаемого отверстия.

Для соединения приспособления с патроном станка необходим ещё специальный переходник. Он состоит из:

  1. Корпуса.
  2. Плавающего хвостовика.
  3. Качающегося кольца.
  4. Сменной втулки под патроны разных металлообрабатывающих станков.
  5. Крепёжных винтов.
  6. Опорных шариков.

Для практического применения рассматриваемого инструмента достаточно придать шпинделю основного оборудования подачу в необходимом направлении. Для изготовления квадратных отверстий с применением такой оснастки пригодны фрезерные протяжные и токарные станки.

Особенности маркировки

Ступенчатые сверла по металлу не всегда могут иметь маркировку. Не стоит искать маркировку на дешевом китайском инструменте либо отечественных сверлах сомнительного производства. Такие производители могут иногда наносить на сверла либо их упаковку только им понятные обозначения, которые никак не характеризуют инструмент, а служат лишь для внутренней классификации. Но качественный профессиональный инструмент заслуживающего доверия производителя всегда имеет маркировку.

В стандартном случае грамотная маркировка должна содержать в своем обозначении все основные размеры инструмента, материал изготовления, а также характеристики твердости либо прочности.

Рассмотрим на примере обозначение маркировки ø4-20/2 HSS4241-Co HRC 62.

Такую маркировку конусного сверла следует читать следующим образом:

  • ø4 – диаметр первой наименьшей ступени инструмента (диаметр наименьшего отверстия, которое можно получить);
  • ø20 – диаметр последней наибольшей ступени инструмента (диаметр наибольшего отверстия, которое можно получить);
  • 2 – значение шага диаметров (4-6-8-10-12-14-16-18-20);
  • HSS 4241 – обозначение материала, из которого изготовлен инструмент. HSS (High Speed Steel) – быстрорежущая сталь, 4241 – марка стали;
  • Со – в материале, из которого изготовлен инструмент, содержится кобальт, что придает ему прочность и долговечность;
  • HRC 62 – значение твердости по Роквеллу.

Но чаще всего вместо маркировки производитель указывает на упаковке основные характеристики конусного сверла по металлу. Причем описание характеристик часто сопровождается пояснительными изображениями для облегчения понимания у потребителя.

Основные таблицы для сверления металлов, необходимые для правильного выбора режимов резания и иных нужд

Для сверления металлов мастера чаще всего пользуются следующими основными таблицами.

Достоинства и недостатки этих сверл

Для того чтобы просуммировать изложенный материал и помочь вам в принятии решения о необходимости приобретения ступенчатого сверла выделим положительные и отрицательные стороны данного типа инструмента.

К достоинствам можно отнести следующие характеристики:

  • одно ступенчатое конусное сверло может заменить целый набор сверлильного инструмента (до 16 обыкновенных сверл);
  • полученные отверстия имеют очень высокое качество поверхностей, что делает необязательным последующую чистовую обработку;
  • возможность работы с тонколистовой сталью;
  • экономия на приобретении полного набора типоразмеров сверл;
  • конусные сверла имеют небольшую по сравнению с другим типом сверл длину, что упрощает работу;
  • качественные сверла имеют высокую надежность и долговечность;
  • возможность сверления на высоких оборотах позволяет повысить производительность процесса.

Из недостатков ступенчатых сверл выделим такие их особенности:

  • по сравнению с другими типами сверлильного инструмента конусные сверла имеют более высокую стоимость;
  • при работе с гладкими конусными сверлами получить точное значение диаметра довольно сложно даже для профессионала;
  • для работы с данным типом инструмента нужно иметь определенные навыки;
  • произвести заточку ступенчатых конусных сверл довольно непросто, особенно в домашних условиях.

Принцип действий и конструкция треугольник Рело

треугольник рело

Треугольник Рело представляет собой плоскую геометрическую фигуру. Она образуется при соединении вершин равностороннего треугольника дугами окружностей, проведенными из каждой вершины этого же треугольника.

Особенность треугольника Рело состоит в том, что при совершении качательного движения его вершины описывают траекторию почти идеального квадрата.

Единственным недостатком такого вращения треугольника Рело является то, что в углах квадрата остаются небольшие скругления.

При необходимости получения квадратного отверстия с внутренними углами 90 градусов его придется доработать. Это можно сделать вручную с помощью напильников и рашпилей либо на долбежных станках.

Альтернативные варианты для проделывания квадратного отверстия

Хотя сверло Уаттса является наиболее производительным и точным инструментом для получения квадратных отверстий, нужно еще рассказать, как просверлить квадратное отверстие другими способами.

Для этого существует несколько неплохих методов. При работе с квадратными сверлами полученное в заготовке отверстие будет иметь закругления небольшого радиуса, которые затем необходимо устранять другими операциями. К тому же, нет возможности работы с деталями значительной толщины.

Сверлим отверстие в каленой стали

Распространение вопроса, как просверлить каленую сталь можно связать с тем, что при применении обычной технологии инструмент быстро затупляется и приходит в непригодность. Именно поэтому нужно уделить внимание особенностям сверления каленого сплава. Среди особенностей технологии отметим следующие моменты:

  1. Нужно правильно подготовить каленую заготовку.
  2. В некоторых случаях требуется специальный инструмент.
  3. Применяется охлаждающая жидкость.

При необходимости можно изготовить сверло для закаленной стали своими руками, для чего требуется определенное оборудование и навыки. Однако, в большинстве случаев применяется покупной варианты исполнения, так как оно лучше справится с задачей при резании каленой стали.

Процесс сверления каленой стали

Как сверлить шуруповертом?

Сверлить металлические заготовки можно не только с помощью промышленного оборудования или электродрели, но и используя аккумуляторный шуруповерт. Этот электроинструмент обладает малой мощностью. Из-за этого он подойдёт для сверления дыр небольшого диаметра и глубины.

Сверление выполняется с помощью промышленного оборудования и электроинструментов. Важно правильно выбирать оснастку, и учитывать глубину, диаметр отверстия. Чтобы оснастка служила дольше, следует использовать охлаждающую жидкость. Сверлить нужно перпендикулярно, чтобы избежать порчи заготовки, инструмента.

Как делается заточка конусных сверл?

Конусные сверла являются дорогостоящим, но в то же время довольно надежным и долговечным режущим инструментом. Но в любом случае через некоторое время их режущие кромки тупеют, и инструмент теряет свои характеристики. Некоторые ступенчатые конусные сверла предназначены для затачивания, а некоторые не затачиваются. Те, которые не предназначены для затачивания, характеризуются высоким качеством режущих кромок и долговечностью.

Если сверло имеет прямую продольную канавку, то заточку можно произвести вручную. Если же канавка спиралевидная, то заточку следует производить на заточном станке при помощи абразивного круга. При этом важно сохранить угол и размеры режущей кромки на каждом диаметре ступенчатого сверла. Абразивный круг, которым производится заточка, обязательно должен быть мелкозернистым. Если под рукой имеется аналогичное сверло с не затупленными кромками, можно взять его за шаблон и ориентироваться на его размеры и профиль режущей кромки.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий