Сверление по металлу технология

Обновлено: 15.05.2024

В этой статье мы расскажем все о производстве сверл. Вы узнаете:

по какой технологии изготавливают обычные спиральные сверла;

какие материалы идут на производство;

на каком оборудовании выполняют основные технологические операции по производству сверл по металлу;

какие особенности имеют термическая обработка и сварка.

Фотография №1: изготовление сверла по металлу

Технология изготовления сверл

Технологический процесс изготовления спиральных сверл по металлу с коническими хвостовиками состоит из такой последовательности операций.

Отрезка заготовки для хвостовой части.

Отрезка заготовки для рабочей части.

Зачистка торцов у хвостовой части.

Зачистка торцов у рабочей части.

Очистка заготовки на пескоструйном аппарате.

Обдирка наплыва у сварного шва.

Правка заготовки после сварки.

Подрезка торца со стороны хвостовика.

Сверление и зенкерование центрового отверстия со стороны хвостовика.

Обточка наружного центра со стороны рабочей части.

Обточка рабочей части по диаметру, предварительная и окончательная.

Обточка хвостовика на конус, предварительная и окончательная.

Обточка хвостовика под лапку и подрезка торца.

Фрезерование спиральных канавок.

Фрезерование спинки зуба.

Термообработка и очистка на пескоструйном аппарате.

Полирование спиральных канавок.

Шлифование хвостовика на конус.

Шлифование рабочей части по диаметру с обратным конусом.

Контроль и клеймение.

Материалы для изготовления сверл по металлу

В России для изготовления сверл по металлу используют такие материалы, как быстрорежущие стали и твердые сплавы. Перечислим распространенные марки первых.

Р9 и Р18. Похожие по характеристикам стали. Первая содержит 9 % вольфрама, а вторая — 18. Сверла из этих сталей хорошо сверлят, не перегреваются и служат долго.

Р6М5 (зарубежный аналог — сталь HSS). Сверла по металлу из этой быстрорежущей стали встречаются чаще всего. Она содержит 6 % вольфрама и 5 % молибдена. Инструментами из этого материала обрабатывают:

Р6М5К5 (зарубежный аналог — сталь HSS-Co). Этот сплав содержит не только молибден и вольфрам, но и 5 % кобальта. Сверла из стали Р6М5К5 прочнее аналогов из сплава без добавления кобальта.Такими инструментами обрабатывают:

Твердосплавные сверла отличаются от инструментов, изготовленных из быстрорежущей стали, более высокими прочностью и долговечностью. На производство идут 4 вида сплавов.

безвольфрамовые (на основе TiC, TiCN с никель-молибденовой связкой).

Покрытия, улучшающие характеристики сверл

При производстве сверл по металлу для улучшения их свойств на рабочие части и хвостовики наносят два вида покрытий.

Нитрид титана. Твердость поверхностных слоев таких сверл увеличивается на 2300 HV. Термостойкость повышается до 600°.

Нитрид титана, легированный алюминием. Твердость поверхностных слоев таких сверл увеличивается на 3000 HV. Термостойкость повышается до 900°.

Фотография №2: сверло с покрытием из нитрида титана

Сверлами с такими покрытиями обрабатывают:

детали из твердых и улучшенных сплавов;

заготовки из ковкого и серого чугуна, в котором графитовые включения имеют шаровидную форму.

Если вам важны максимальные надежность и износостойкость, покупайте именно такие инструменты. Подробную информацию о выборе сверл по металлу вы найдете здесь.

Станки для изготовления сверл

Для производства обычных сверл используют следующие основные станки, аппараты и приспособления.

Электросварочные стыковые машины.

Станки для производства сверл

Перечислим технологические операции изготовления сверл и назовем станки, аппараты и приспособления, которые применяют для обработки, к примеру, заготовок для инструментов с диаметрами от 0,1 до 1 мм, имеющих утолщенные хвостовики.

Токарная обработка. Для нее применяют продольно-токарные автоматы 1103.

Термическая обработка. Производится в электродных соляных ваннах.

·Отпуск и промывка. Сверла при их выполнении помещают в специальные сетчатые корзины.

Шлифование хвостовиков. Применяется шлифовальный станок ЗМ-180 или МФ-63.

Доводка рабочих частей сверл. Для этой операции используют специальные доводочные станки типа Штейнель.

Шлифование рабочих частей. Выполняется на бесцентрово-шлифовальном станке МФ-63АП при ручной подаче.

Шлифование стружечных канавок. Для него предназначен специальный шлифовальный станок МФ-202.

Заточка. Проводится на станке 64А с применением бинокулярного микроскопа.

Для производства сверл с диаметрами до 12 мм используют иное оборудование.

Шлифование сверл по цилиндрическим поверхностям. Для обработки заготовок с диаметрами до 2 мм применяют станок ЗМ-180 или МФ-63. Более крупные заготовки шлифуют на станке ЗМ-182.

Вышлифовка стружечных канавок. Заготовки с диаметрами до 2 мм обрабатывают на станке М-202П или М3460. Для шлифования более крупных сверл применяют станки 3А650, 3А682, 3А683, 3657, 3А684 и 3А684К.

Заточка и подточка. Эти операции выполняют на станках 3А681, 3А650 и 3А682.

Консервация и упаковка. Для них предназначены специальные аппараты НО-2012, НО-2712 и НО-1894А.

Особенности изготовления сверл, дополнительные методы улучшения характеристик инструментов

Расскажем об особенностях выполнения самых важных операций, входящих в технологию изготовления сверл, и опишем методы, которые используют для улучшения основных характеристик инструментов.

Термическая обработка

Имеет очень важное значение. От правильности выполнения термической обработки напрямую зависят износостойкость инструмента и качество стали.

Закалку проводят в ваннах с расплавленными солями или в печах (электрических и газовых). В некоторых случаях для изготовления сверл применяют оборудование с вакуумом или восстановительной атмосферой.

Для отпуска используют масла, щелочи, соли и воду. Часто заготовки охлаждают на воздухе.

Обратите внимание! Режимы термообработки имеют особую важность. Поэтому все процессы контролируются автоматически.

Контактная стыковая сварка

Выполняется на специальных электросварочных машинах. Существуют три технологии.

Сварка непрерывным оплавлением без подогрева. Технология отличается высокой производительностью. Недостаток — большой расход металла на оплавление и осадку.

Сварка с подогревом прерывистым оплавлением. Протекает немного дольше. Расход металла значительно уменьшается.

Сварка с подогревом сопротивлением. Металл практически не расходуется, но операция требует высокой квалификации рабочих.

Чаще всего используют второй метод.

Фотография №3: контактно-стыковая сварка

Дополнительные методы улучшения основных характеристик сверл

Перечислим технологии, которые применяют при изготовлении сверл для дополнительного улучшения их свойств.

Цианирование. Поверхности рабочих частей насыщают азотом и углеродом. Цианирование повышает прочность инструментов в 2–3 раза.

Сульфидирование. Поверхностные слои сверл насыщают серой. Сернистые соединения снижают трение и повышают износостойкость инструментов в 1,5–2 раза.

Обработка водяным паром. После нее инструменты помещают в масло. На поверхностях образуются черные пленки окислов. Прочность сверл, прошедших такую обработку, увеличивается вдвое.

Заводы по производству сверл

Производство качественных сверл по металлу налажено на огромном количестве заводов в России и за рубежом. Популярностью пользуется продукция под следующими торговыми марками.

Ruko. Компания специализируется на изготовлении сверл с крестовыми заточками. Типы напыления варьируются. Продукция сочетает в себе высокое качество и приемлемую стоимость.

Haisser. Твердосплавные сверла этого бренда — одни из самых лучших в мире. Изделия стоят дорого.

Bosh. Специализируется на изготовлении сверл с SDS-хвостовиками.

«Зубр». Один из лучших российский производителей.

SEKIRA. Это наша собственная торговая марка. Мы выпускаем сверла различных видов и габаритов. Характеристики всех изделий отвечают требованиям ГОСТов. Нашу продукцию вы можете приобрести по самой низкой цене.

Изучите каталог, выберите нужные вам сверла и оформите заказ. Мы доставим металлорежущие инструменты в установленный срок.

Способы сверления металла: свёрла и приспособления

Для проделывания отверстий в металле используют свёрла — механические стержни из сплава, который твёрже, чем обрабатываемая деталь. Свёрла по металлу изготавливают из быстрорежущей стали марок Р6М5, Р9, Р18 под общим обозначением HSS, либо из твёрдых сплавов: ВК, Т5К10, предназначенных для обработки закалённых и твёрдосплавных заготовок.

Сверло состоит из трёх элементов:

Кромки врезаются в дно отверстия и снимают с него тонкую стружку.
Спиральная нарезка выталкивает стружку из отверстия.
Хвостовик предназначен для крепления сверла в патроне инструмента.

Конструкция спирального сверла по металлу

О режущих кромках стоит рассказать более подробно. Это два скоса на остром конце сверла, которые сходятся в вершине — самой выступающей точке передней части, образуя перемычку. Угол, под которым сходятся кромки, называют главным углом при вершине, его величина стандартизирована для различных материалов и режимов обработки:

Твёрдая сталь и нержавейка: 135–140°
Конструкционная сталь: 135°
Алюминий, бронза, латунь: 115–120°
Медь: 100°
Чугун: 120° задний угол и 90° угол заточки кромки

Рекомендуемые углы заточки сверла по металлу

Каждая кромка также имеет собственный угол заточки порядка 20–35°, определяющий её остроту. Этот угол, называемый задним, обеспечивает касание сверла к металлу только по линии кромок, при этом за ними остаётся свободное пространство. Такая форма необходима для более лёгкого снятия и выброса стружки. У некоторых свёрл кромка заточена под более тупым углом, вплоть до прямого. Такие режущие кромки хорошо справляются с обработкой хрупких металлов, например, чугуна, латуни и бронзы.

Шаблон для проверки угла заточки свёрл

Спиральная часть включает несколько канавок для отвода стружки, на вершине которых расположены дополнительные кромки, плоскость которых параллельна оси сверла. Это так называемая ленточка, которая при погружении сверла подчищает стенки отверстия и способствует более качественной центровке.

Виды свёрл по металлу и техника их заточки

Выше мы рассмотрели базовую разновидность свёрл. Чтобы понять, как формируются углы при заточке, нужно лишь немного знаний и практики. Точить свёрла лучше всего на шлифовальном станке с подручником, в худшем случае можно воспользоваться универсальной заточной машинкой. На УШМ свёрла точить нельзя: во-первых, это противоречит технике безопасности при работе с этим электроинструментом, а во-вторых, из-за большой скорости вращения металл сильно перегревается и отпускается, становясь мягким.

При заточке сверло устанавливается на подручник так, чтобы его режущая часть была немного приподнята. Проворачивая сверло и сдвигая хвостовик влево, нужно добиться, чтобы режущая кромка расположилась строго горизонтально и параллельно торцу круга. Затачивать левую и правую кромку нужно поочерёдно, снимая тонкий слой металла и периодически охлаждая сверло в воде.

Если просто зафиксировать сверло в требуемом положении и подвести его к наждаку, правильно обточить заднюю поверхность не удастся. Из-за того что точильный камень круглый, затылочная часть кромки получается вогнутой. Это приводит к быстрому затуплению кромки и проблемам с отводом стружки. Чтобы избежать такого явления, переднюю часть сверла после касания о камень нужно немного приподымать, подавая вперёд и не снимая нажима. Так формируется выпуклая задняя поверхность, которая намного лучше воспринимает нагрузку при резании.

Правильное движение при заточке сверла

Обточка кромок должна выполняться до выведения острых граней без сколов и заусенцев. При этом съём с обеих сторон должен быть равномерным, о чём можно судить по форме и положению остающейся перемычки, а также по длине самих кромок. Если перемычка будет смещена, сверло будет вращаться эксцентрично, что приведёт к увеличению диаметра отверстия. Этот эффект можно использовать, если в наличии нет сверла нужного диаметра.

Когда основные кромки выведены, выполняется стачивание перемычки. Для этого сверло нужно поставить на подручник под углом около 45° и прижать задней частью к ребру круга, не задевая режущую кромку. На перемычке образуются две небольшие насечки длиной до 1/10 диаметра сверла, которые выполняют роль заходных и центрирующих кромок.

Стачивание перемычки сверла

Более специфическая разновидность свёрл используется для сверления тонколистового металла. При изготовлении глубокого отверстия сверло сначала центрируется вершиной, а на выходе удерживается ленточками спиральной части. Однако в тонком металле вершина проходит насквозь до того, как ленточки упираются в края, из-за чего отверстие получается рваным, смещённым или овальным.

Заточка сверла для тонкого листового металла

В таких ситуациях лучше использовать сверло перьевого типа, имеющее центрирующий носик. Изготовить такое можно из обычного сверла по металлу, переточив его определённым образом. Всё делается так же и с теми же углами, но при этом кромки не развёрнуты от вершины к краям, а сведены навстречу друг другу. Перьевое сверло нужно затачивать о край камня, оставляя перемычку нетронутой. Стачивание кромок выполняется до тех пор, пока перемычка не образует носик, выступающий над вершинами режущей части на 1–2 мм.

Ступенчатое сверло по металлу

Третий вид свёрл по металлу — конусные ступенчатые. У них есть несколько режущих кромок различного диаметра, что позволяет проделывать разные по размеру отверстия всего одним инструментом. Однако, несмотря на кажущуюся универсальность, найти действительно хорошее ступенчатое сверло довольно сложно, а его стоимость составит не менее $25. Другой минус — заточку таких свёрл можно выполнить только на специализированном станке.

Для сверления твёрдых сплавов и закалённой стали лучше использовать победитовые свёрла по бетону. Их заточка изначально рассчитана на дробящее действие, однако если вывести кромки под углом при вершине около 135° и заточить их под углом 20°, даже в очень твёрдой детали можно без усилий проделать аккуратное отверстие.

Как правильно сверлить металл

Вне зависимости от того, выполняется сверление дрелью или на станке, главное — правильно выбрать скорость вращения. В большинстве случаев оптимальная скорость находится в диапазоне 1800–2500 об/мин, однако на практике могут выбираться совершенно разные значения в зависимости от точности заточки и свойств материала.

Для эффективного и быстрого сверления не обойтись без умения правильно соотносить скорость вращения и усилие подачи. Легко почувствовать, как сверло врезается в металл, непрерывно выделяя стружку, и само начинает заглубляться в дно отверстия без существенного усилия. Обороты при этом, как правило, довольно низкие — порядка 300–500 об/мин.

Лучший показатель, что процесс сверления проходит технологически верно, а сверло заточено правильно — равномерный выход стружки с обеих спиральных канавок. Качество стружки — тоже значимый показатель:

при сверлении стали выделяется цельная стружка в виде длинных спиралей;
чугун, закалённая сталь и прочие хрупкие материалы образуют россыпь иголок;
алюминий сверлится с образованием коротких завитков;
при сверлении нержавейки могут получаться пыль и мелкие хлопья.

Правильная стружка при сверлении металла

Обязательно соблюдение техники безопасности! Сверлить следует без перчаток, защитив глаза слесарными очками.

Перед началом сверления необходимо разметить все отверстия, которые нужно проделать в детали. Центр каждого отверстия следует наметить кернером. Сначала сверлится небольшая лунка глубиной 2–3 мм, в неё вносится несколько капель машинного масла. Нужно научиться позволять сверлу самому выполнять свою работу: сначала сильно прижать инструмент, а когда произойдёт врезание кромок в металл — ослабить нажим и просто слегка придавливать, удерживая равномерную скорость вращения.

Вместо масла могут использоваться и другие охлаждающие жидкости. Так, при сверлении нержавейки сверло нужно смачивать олеиновой кислотой. Её испарения вредны, поэтому работать необходимо в респираторе. Для охлаждения также хорошо подходит керосин и мыльная вода — брусок хозяйственного на литр.

Особое внимание требуется в момент выхода сверла при сверлении сквозных отверстий. Достаточно часто в таких случаях тонкое дно прорывается с образованием крупных заусенцев, которые попадают в спиральные канавки и затягивают сверло вперёд. На выходе из детали требуется ослабить нажим и немного увеличить обороты.

Сверление металла коронкой

Сверлить отверстия большого диаметра лучше в несколько этапов, постепенно увеличивая диаметр сверла. Это не только снизит нагрузку на инструмент, но также продлит срок жизни заточки и обеспечит чистоту обработки. Отверстия диаметром свыше 13 мм лучше сверлить с помощью коронок. Вместо масла рекомендуется использовать консистентную смазку, так будет меньше брызг. Коронке нужно периодически давать время остыть, а во время работы тщательно следить за тем, чтобы зубья погружались равномерно, иными словами — держать шпиндель строго перпендикулярно поверхности детали.

Завершающий этап сверления — снятие фасок с обеих сторон отверстия. Для этого можно использовать зенковку, а при её отсутствии — сверло вдвое большего диаметра, которое подаётся с минимальным усилием на больших оборотах. Для снятия заусенцев с больших отверстий разумно воспользоваться круглым напильником и наждачной бумагой.

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

Инструменты и оборудование для сверления металлов

Для сверления металлов применяют следующие основные инструменты и оборудование.

Бытовые и промышленные дрели.

Держатели для них, жестко фиксирующие инструменты и обеспечивающие возможность плавной и точной их подачи.

Стационарные станки для сверления металла (вертикального и горизонтального типов, глубокого сверления и пр.).

Фотография №2: портативный сверлильный станок ECO.50-T на магнитном основании

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

Технологии сверления отверстий в металле, применяемые в промышленности

В промышленности применяют более сложные виды сверления металла. Используют массивные двуручные дрели и специальные станки для сверления металла (портативные и стационарные).

Расскажем об особенностях различных технологий сверления металла на производстве.

Технология глубокого сверления металла

Глубоким называется сверление в металле отверстия, длина которого в 25 и более раз превышает диаметр. Эта операция требует принудительного периодического удаления стружки и применения смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). Они нужны для охлаждения инструмента и заготовки для исключения поломки и деформации.

Процесс глубокого сверления металлов предполагает использование разных СОЖ. Их выбирают в зависимости от материалов заготовок. Перечислим наиболее эффективные смазочно-охлаждающие жидкости.

Материал обрабатываемой заготовки

Нержавеющие и жаропрочные сплавы

Смесь, состоящая из олеиновой кислоты (20 %) и сульфофрезола (80 %). Последний можно заменить керосином (30 %) и осерненным маслом (50 %)

Алюминий и сплавы на его основе

Керосин, эмульсия, смешанные масла. Допускается глубокое сверление без охлаждения

Смешанные масла, эмульсия. Допускается глубокое сверление без охлаждения.

Эмульсия (3–5 %). Допускается глубокое сверление без охлаждения.

Смешанные масла. Допускается глубокое сверление без охлаждения.

Керосин, эмульсия (3–5 %). Допускается глубокое сверление без охлаждения.

Смесь осерненного масла и керосина

Осерненное масло, эмульсия

Фотография №4: глубокое сверление с применением смазочно-охлаждающей жидкости

Для глубокого сверления чаще всего применяют спиральные и корончатые сверла по металлу. СОЖ добавляют вручную или при помощи систем автоматической подачи, которыми оснащены специализированные станки.

Технология глубокого сверления металла не предполагает спешки. Периодически процесс останавливают, извлекают сверло и принудительно удаляют стружку. При использовании спиральных инструментов, глубокое сверление проводят поэтапно, постепенно расширяя отверстие до нужного диаметра.

Технология сверления толстых листов металла

Для сверления толстых листов металла обычно используют либо конусные (для отверстий диаметром до 30 мм), либо корончатые сверла (для отверстий больших диаметров). Ими оснащают сверлильные станки или мощные дрели. Главное требование — оборудование должно поддерживать режим работы на самых низких оборотах.

Фотография №5: корончатые сверла по металлу

Технология сверления толстых листов металла корончатыми сверлами отличается высокой эффективностью. Энергозатраты минимальны. Отверстия после сверления коронками получаются гладкие и точные.

Технология сверления тонких листов металла

Для сверления тонких листов металла обычно применяют конусные сверла. При такой технологии диаметр увеличивается постепенно. Листы не деформируются.

Фотография №6: сверление тонких листов металла стандартными конусными сверлами

При наличии конусных сверл ступенчатого типа берут именно их. Ступени с отметками упрощают сверление большого количества отверстий определенного или разных диаметров в одном листе металла.

Фотография №7: сверление тонкого листа металла конусным ступенчатым сверлом

Особенности сверления сквозных отверстий в металлических заготовках

Главная особенность сверления сквозных отверстий в металлических заготовках — необходимость защиты поверхности верстака, столешницы или станка от выхода сверла далеко за границы заготовки. Чтобы избежать повреждения инструментов, мебели и оборудования, мастера применяют следующий способы.

Используют верстаки с отверстиями.

Подкладывают под заготовку деревянный брусок или металлическую деталь с имеющимся отверстием для свободного прохода сверла.

Снижают скорость резания при завершении сверления.

Фотография №8: использование деревянной подкладки при сверлении металла

Особенности сверления глухих отверстий в металлических заготовках

Глухие отверстия просверливают на определенную глубину. Для ее установки есть следующие методы.

Использование линеек, имеющихся на станках.

Установка на сверла втулочных упоров.

Ограничение длины сверл при помощи патронов с регулируемыми упорами.

Фотография №9: сверло с установленным втулочным упором

Современные станки оснащены автоматизированными системами подачи. При ее наличии технология сверления глухих отверстий в металле значительно упрощается. Нужно всего лишь задать параметры резания.

Обратите внимание! При проделывании длинных глухих отверстий в толстых заготовках необходимо несколько раз прерывать процесс сверления металла для принудительного удаления стружки.

Технологии сверления сложных отверстий в металлических заготовках

Половинчатые отверстия на краях заготовок сверлят так.

Зажимают в тисках две заготовки или заготовку с подкладкой, плотно прижатые друг к другу.

Центрируют сверло в нужном месте на стыке деталей.

Просверливают полное отверстие.

Сверление цилиндрических заготовок по касательным — более сложный процесс. Он проходит в два этапа.

Подготавливается перпендикулярная отверстию площадка с применением фрезерования или зенковки.

Технология сверления отверстий в металле под углом выглядит так.

Между плоскостями под нужным углом надежно закрепляется подкладка.

В полые заготовки перед сверлением помещают подкладки из древесины. Отверстия с уступами проделывают при помощи описанных в начале статьи технологий рассверливания и уменьшения диаметра отверстий.

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

Для сверления металлов мастера чаще всего пользуются следующими основными таблицами.

Сверление на токарных станках

Токарный станок – это универсальная машина для разнообразных видов работ с вращающимися заготовками. Поэтому с его помощью можно также выполнять различную обработку отверстий: сверление, рассверливание, развёртывание зенкерование, зенкование и др. Для упрощения работ на токарных станках, применяют специальное оборудование – ЧПУ (числовое программное управление). Установка ЧПУ-оборудования возможна на различные типы токарных станков. Для этой цели подходят и токарно-винторезные, и карусельные, и револьверные и другие виды. Также с помощью ЧПУ-оборудования можно производить сверление отверстий.

Процесс сверления на токарном станке

Зенкерование – это увеличение диаметра отверстия с помощью зенкера, а зенкование – это обработка её кромки с помощью зенковки.

Виды сверления на токарных станках

Условно, существует три вида процесса сверления отверстий на токарном станке по степени вмешательства человека:

Ручное. Этот способ предусматривает подачу режущего инструмента в зону резания с помощью маховика задней бабки, приводимого в движение мускульной силой человека.
Механическое. При этом способе обработки отверстий подача сверла осуществляется с помощью механической подачи, поступающей от каретки суппорта к задней бабке через специальное устройство. Не все токарные станки имеют такие устройства и, соответственно, возможность осуществлять механическое сверление.
С помощью ЧПУ. Полная автоматизация обработки изделий возможна на станках с ЧПУ. На токарном станке с ЧПУ можно совершать обработку отверстий различными способами и инструментами без вмешательства человека.

Процесс сверления и рассверливания отверстий на токарных станках

Для образования новых отверстий в заготовке или изменения размеров старых, на токарном станке необходимо выполнить следующие виды операций:

Выставить заднюю бабку, чтобы ось пиноли совпадала с осью шпинделя.
Закрепить заготовку в патроне передней бабки таким образом, чтобы она выступала за уровень кулачков как можно меньше.
Установить в пиноле задней бабки режущий инструмент. Если предстоит его частая смена, то лучше пользоваться быстросменным патроном и набором специальных втулок. Это поможет значительно сократить время на смену инструмента. При использовании быстросменного патрона, все свёрла, зенкеры, развёртки и т.д. должны иметь хвостовики с одинаковым номером конуса Морзе. Пиноль в начале сверления должна быть выдвинута из задней бабки на как можно меньшее расстояние.
Первая рабочая операция – это подготовка торца заготовки. Он должен быть ровным. Это осуществляется подрезанием торца резцом.
Сделать небольшое углубление в торце детали. Эта операция поможет выполнить сверление точно в точке вращения заготовки. Выполняется данное углубление упорным резцом или коротким сверлом.
Произвести сверление с помощью маховика задней бабки. Инструмент подавать плавно. Периодически выдвигать его из зоны резания, чтобы освободить от стружки. Охлаждение зоны резания осуществлять специальной эмульсией.
При сквозной обработке нужно уменьшить скорость подачи на выходе из заготовки, чтобы не повредить его, когда резко возрастёт нагрузка на режущие кромки.
Чтобы увеличить диаметр отверстий, нужно: установить сверло большего диаметра и совершить рассверливание; применить зенкер – провести зенкерование; воспользоваться расточным резцом — сделать растачивание.
Для уменьшения шероховатости – применяют развёртку (процесс — развёртывание).
Для работы с кромками – используют зенковку (процесс – зенкование).

При обработке чугуна образуется мелкая стружка, которая при жидкостном охлаждении забивает каналы для её отвода. Поэтому примененять эмульсию в таких случаях нельзя.

Видео сверления шестигранного отверстия на токарно-винторезном станке

Все выше перечисленные процессы можно совершать не только трудоёмким ручным способом, но и воспользовавшись возможностью подключения механической подачи к задней бабке или использования ЧПУ. Если процессы резания будут производиться с помощью токарных станков с ЧПУ, то весь инструмент крепится в самом начале подготовительного процесса в специальных устройствах, которые меняются автоматически в определённой последовательности.

Обработка глубоких отверстий

В случае выполнения глубоких отверстий, необходимо выполнить все подготовительные операции в той же последовательности, как и обычных:

Установка соосности задней бабки и шпинделя.
Закрепление заготовки.
Подготовка и установка режущего инструмента.
Торцевание заготовки.
Выполнение углубления в торце заготовки.

При этом нужно придерживаться нескольких рекомендаций:

Глубокое сверление нужно начинать коротким инструментом на глубину равную диаметру сверла, а затем менять на основное. Это поможет избежать отклонения основного сверла от нужного направления.
В начале резания для увеличения жёсткости длинного сверла, его подпирают сбоку обратной стороной резца закреплённого в резцедержателе.

Глубокое сверление вызывает значительные тепловые и механические нагрузки на режущий инструмент из-за большей площади трущихся поверхностей. Поэтому необходимо больше внимания уделять охлаждению и своевременному удалению стружки из зоны резания.

Особенности станков с ЧПУ

При работе на токарных станках можно применять ЧПУ (числовое программное управление). Это даёт преимущества только при производстве больших партий изделий. Так как отладка и настройка таких машин занимает много времени, требует создание специальных программ и наличие квалифицированного оператора-наладчика.

Сверление отверстий в металле и дереве

Производство многих деталей из металла предполагает создание в конструкции различного вида отверстий. Они могут быть сквозными или глухими. Сверление отверстий осуществляется при проведении слесарных работ. Эти операции позволяют получить отверстия различного диаметра и необходимой глубины. Технология сверления отверстий в металле приводится в соответствие с технологической картой. На чертеже указывают размеры отверстия, величину допуска, конструктивные особенности (например, постоянный или изменяемый диаметр, снятие фаски с одного или обоих краёв и так далее).

Технология сверления

Процесс предполагает последовательное удаление слоя металла в окружности заданного диаметра с помощью режущего инструмента. Сверление металла объединяет два вида движения – вращательное и поступательное. Чтобы получить необходимые размеры отверстия в металлических заготовках необходимо точно выдерживать следующие параметры технологического процесса:

скорость вращения режущего инструмента;
скорость горизонтального или вертикального перемещения (в зависимости от взаимного расположения заготовки и сверла).

Отверстие в металле получается с заданными параметрами только при правильно выполненной подготовительной и основной операции, а также выборе необходимого оборудования и режущего инструмента. Часто для получения требуемой точности выполняют предварительное сверление. Оно называется черновое. Производится операция с пониженным классом точности. Далее осуществляется операция чистовой обработки с применением высокоточных станков и инструмента для металлических заготовок.

Сам процесс производится в различных режимах: с применением ручного инструмента (дрели или другого инструмента), специальных сверлильных или металлорежущих станках.

Во всех случаях для получения необходимого отверстия применяют различные виды свёрл. На сверлильных станках патрон с зафиксированным сверлом вращается и подводится к поверхности заготовки. На металлорежущих станках сверло закрепляется в задней бабке станка, а заготовка вращается. Второй способ позволяет получить более высокую точность отверстия и стенок полученного отверстия.

В зависимости от задач для обоих методов применяют следующие виды свёрл:

спиральные (наиболее распространённый вид этого инструмента);
с напаенными пластинками на режущую кромку;
центровочные;
пушечные;
перьевые (применяются для сверления отверстий в заготовках из любых пород древесины).

Спиральные свёрла своей поперечной кромкой оказывают давление на поверхность металла. На этот процесс приходится более 65% усилия при вращательном и поступательном движении. В этот момент происходит значительное повышение температуры, как поверхности заготовки, так и передней кромки сверла. Поэтому необходимо правильно соблюдать тепловой режим в процессе сверления.

Для ускорения процесса резания в спиральных свёрлах применяют так называемую двойную заточку. Она позволяет более эффективно работать по наиболее твердым маркам металла, в том числе по чугуну. Такая заточка приводит к увеличению ширины стружки, снижается величина главного угла, повышается стойкость и долговечность сверла.

Технология создания центровочных отверстий предполагает применение специальных центровочных свёрл. Они изготавливаются из инструментальной стали и имеют двустороннюю комбинированную конструкцию.

Нанесение на режущую кромку сверла пластин, обладающих повышенной прочностью, позволяет использовать их для сверления изделий из чугуна, металла повышенной твёрдости, плотных строительных конструкций (из бетона, камня, керамического гранита и так далее).

Перовые свёрла отличаются конструкцией режущей кромки. Она выполнена в форме пластин. Обычно они применяются для изготовления отверстий в древесных заготовках. Иногда специальные перовые свёрла применяются для изготовления отверстий в твёрдых поковках и некоторых видах литья.

Режимы сверления

Для получения точных и качественных отверстий необходимо соблюдать режимы и технологии всех операций. Сверление металла предполагает соблюдение следующих режимов:

выбор необходимого диаметра и типа сверла;
скорости и глубина резания;
скорость и точность подачи (сверла или заготовки);
угол контакта режущей поверхности с заготовкой;
температуры нагрева заготовки и сверла (обеспечение охлаждения, в случае необходимости).

Выполнение всех режимов позволяет получить отверстие в металле, удовлетворяющее условиям конструкторской документации. Правильно выбранный режим повышает точность обработки и продлевает срок службы режущего инструмента. Для выбора режимов сверления металлических изделий разработаны специальные таблицы. Они включают точные параметры режимов резания. Например, зная марку стали и диаметр используемого сверла можно с помощью данных переводной таблицы можно установить скорость резание. Это позволит точно настроить скорость вращения шпинделя применяемого станка. Для этого используют переводную таблицу, которая нанесена на специальную пластину и закреплена на лицевой панели каждого станка.

В отдельных случаях применяют предварительное сверление. Оно подготавливает черновое отверстие для дальнейшей обработки (фрезерования или развёртки). Если заготовка достаточно толстая или необходимо получить глубокое отверстие применяют поэтапный режим изготовления.

Типы отверстий и методы их сверления

В теории металлообработки все отверстия делятся по следующим признакам:

назначению;
геометрическим размерам и глубине;
степени обработки.

По назначению их подразделяют: для крепления двух и более элементов, последующего нарезания резьбы, вставки отдельных элементов конструкции.

По второму признаку рассматривают следующие виды:

сквозные;
глухие (в том числе глубокие);
половинчатые;
большого диаметра.

Особое место занимают отверстия, которые подготавливают для нарезания внутренней резьбы. В этом случае сверление и рассверливание отверстий производиться с учётом будущего диаметра вкручиваемого элемента, обладающего наружной резьбой. Для каждого из отверстий выбирают свои способы сверления.

Так как сверление это процесс механического резания металла, поэтому для получения желаемого результата следует выбрать необходимые методы обработки. Для производства сквозных отверстий в деталях необходимо продумать систему их крепления, которая не позволит повредить поверхность, находящуюся за деталью. Наиболее целесообразно применять тиски или струбцины.

Для изготовления глухих или половинчатых отверстий следует предусмотреть точную остановку сверла, которое обеспечит необходимый размер. Сверление больших отверстий предполагает применение специального оборудования. При необходимости получения отверстий разного диаметра следует подобрать требуемый набор свёрл или применять станки с числовым программным управлением. Они позволят автоматически производить замену сверла на инструмент с заданным диаметром.

Оборудование и приспособления для сверления

Для каждого из этапов разработан инструмент для сверления отверстий. На подготовительной стадии применяются следующие инструменты, позволяющие производить точную разметку места положения будущего отверстия. Для этого применяют: керн, специальный шаблон или кондуктор. Керн представляет собой хорошо заточенный стержень из прочной инструментальной стали. С его помощью наносят углубление на поверхности заготовки, в точке, где планируется произвести сверление. Попадая в это углубление, сверло не скользит по поверхности и производится точное сверление.

Для повышения производительности на предприятиях с массовым производством изготавливают специальные шаблоны. Они позволяют производить разметку мест будущих отверстий у однотипных заготовок. Специальные шаблоны применяют для высверливания на цилиндрических поверхностях. Их изготавливают из стальной полоски, согнутой под прямым углом. На одной из поверхностей сверлят небольшое отверстие, которое в дальнейшем позволит керном наносить отметку на цилиндрической поверхности.

Для получения повышенной точности разметки, соблюдения вертикального положения сверла и соблюдения заданного расстояния, между отверстиями применяется инструмент называемый кондуктором. Кроме этого его применяют при сверлении тонкостенных изделий, для которых не возможно сильное механическое воздействие (например, удар молотка по керну).

Кроме этих изделий применяют инструменты и приспособления позволяющие производить сверление дрелью при её жесткой фиксации. С этой целью применяю:

направляющий фиксатор;
удерживающая стойка;
кондуктор для направления движения сверла.

Первые два приспособления изготавливаются под конкретную конструкцию электродрели. Кондуктор позволяет точно направлять сверло к месту будущего отверстия. Его успешно используют для размеров, не превышающих 20 миллиметров. Поэтому при изготовлении отверстий большого диаметра с помощью кондуктора производят предварительное рассверливание.

Все эти проблемы легко решаются при применении сверлильных или токарных станков. Сверлильные станки делятся на три категории:

универсальные;
специализированные;
специальные.

Они классифицируются по следующим признакам:

конструкцией стола;
уровню автоматизации;
количеству имеющихся шпинделей;
степени точности;
наличию дополнительных возможностей.

Первая категория станков позволяет решать практически весь спектр задач по производству отверстий. Серьёзным ограничением служит допустимое расстояние, на которое может двигаться патрон с закреплённым сверлом. Это обстоятельство не позволяет производить сверления на большую глубину. В этом случае применяют специализированные станки. Для повышения производительности труда и увеличении количества выпускаемых однотипных деталей конструируют специальные агрегаты. Они способны выполнять перечень необходимых операций с высокой точностью и скоростью.

По конструкции такие станки выпускаются с одним или несколькими шпинделями. Конструкция стола отличается многообразием: обычные, плавающие, подъёмные и другие. Уровень автоматизации определяется способом выполнения операций сверления. Самыми простыми станками являются ручные и механические. Более совершенными являются автоматические и станки с числовым программным управлением.

Кроме сверлильных станков для решения этих задач используют различные токарные станки.

Для получения отверстий на токарном станке в шпинделе передней бабки закрепляют сверло, а в задней бабке крепят заготовку.

На токарных станка можно выполнять весь перечень операций связанных с получением отверстий: непосредственно само сверление, рассверливание с последующим развёртыванием или зенкованием.

Советы мастеров

При проведении работ профессионалы советую обратить внимание на следующие особенности. Их делят на три категории:

предварительный (подготовительный) этап;
этап проведения работ;
соблюдение техники безопасности.

На первом этапе необходимо:

выбрать необходимое оборудование (станок, электрическую или ручную дрель), в зависимости от существующих возможностей;
на основании стандартов и сплавочной литературы определить режимы резания и допустимые виды свёрл для проведения будущей операции;
выбрать инструмент для разметки (если такого нет в наличии, изготовить самому);
подобрать устройство фиксации дрели.

Предварительный этап должен заканчиваться проверкой надёжности крепления сверла и заготовки. Если применяется фиксатор дрели, следует проверить его надёжность.

Работы по сверлению отверстий должны производиться в строгой последовательности с составленной технологической картой или техническим процессом. Особое внимание следует обратить:

сверло к месту будущего отверстия необходимо подводить только после того, как оно набрало заданную скорость вращения;
извлекать сверло следует только в процессе его вращения (желательно на минимальных оборотах, если существует возможность изменения скорости вращения);
следить за процессом резания (например, если режущая кромка не выполняет операцию сверления, следовательно, материал сверла мягче материала заготовки);
для сверления не сквозных отверстий необходимо предусмотреть фиксатор или метку, позволяющую определить глубину прохода в материале;
при работе на станках, оснащёнными ЧПУ, необходимо осуществлять контроль над последовательностью проводимых операций.

Важным элементом при проведении сверлильных работ является соблюдение техники безопасности. Она предполагает соблюдение следующих правил:

обеспечение надёжности крепления всех элементов конструкции;
организацию условий отведения образовавшейся стружки;
соблюдение температурного режима (не допущения перегрева сверла и заготовки);
применение специальной одежды и средств защиты (рук, глаз, открытых участков тела);
на одежде не должно быть свободно свисающих элементов;
длинные волосы должны быть заправлены в головной убор (это предотвратит возможность их наматывания на вращающиеся элементы станка).

Применения советов профессионалов позволит качественно выполнить операцию сверления и получить отверстия высокой степени точности на местах, указанных в конструкторской документации.

Читайте также: