Сверло по металлу глубокого сверления

Обновлено: 18.09.2024

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.

Процесс глубокого сверления на токарно-фрезерном центре

Особенности сверления глубоких отверстий

Сверление называется глубоким в том случае, если глубина выполняемого отверстия превышает пять его диаметров. Данная технологическая операция отличается высокой сложностью и трудоемкостью, а главным условием ее качественного выполнения является эффективное охлаждение используемого инструмента, которое, как правило, осуществляется под давлением.

Чтобы качественно и точно выполнить глубокое сверление, очень важно обеспечить правильное направление инструмента в самом начале обработки. Для этого используют специальную кондукторную втулку или осуществляют такую процедуру по предварительно выполненному отверстию меньшего диаметра.

В силу технических сложностей глубокое сверление следует выполнять на специальном оборудовании

Сверло, используемое для глубокого сверления, нельзя вращать на полных оборотах вне самой обрабатываемой детали: это может привести к смещению режущей части с требуемой траектории. Кроме того, при сверлении глубоких отверстий с помощью длинного сверла создаются неблагоприятные условия для отвода стружки из зоны обработки, что также может привести к уводу инструмента от заданного направления.

Типы сверл для глубокого сверления

В качестве сверл для глубокого сверления могут быть использованы:

спиральные с цилиндрическим хвостовиком, параметры которых регламентирует ГОСТ 886-77 (по своей конструкции спиральные сверла с цилиндрическим хвостовиком относятся к инструментам длинной серии, при помощи которых создают отверстия с глубиной, превышающей величину, равную 15 диаметрам);
ружейные, режущая часть которых полностью выполнена из твердого сплава;
ружейные, на режущей части которых твердосплавные пластины фиксируются при помощи пайки;
ружейные, оснащенные не только основными, но и промежуточными твердосплавными пластинами;
эжекторные, которые используются для выполнения глубокого сверления на станках с горизонтальным расположением режущего инструмента;
пушечные, на поверхности которых имеется V-образная канавка, предназначенная для удаления стружки (обработка при помощи сверл данного типа является устаревшим методом получения глубоких отверстий).

Сверла для глубокого сверления

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к сверлам длинной серии можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

Спиральные сверла с цилиндрическим хвостовиком, производимые в соответствии с требованиями, которые приводит ГОСТ 886-77, отличаются удлиненной рабочей частью. В соответствии с положениями вышеуказанного стандарта от 77-го года, такой удлиненный инструмент может полностью изготавливаться из быстрорежущей стали или оснащаться режущими пластинами, выполненными из твердого сплава.

ГОСТ 886 от 77-го года также оговаривает, что охлаждение сверл данного типа может обеспечиваться за счет не только наружного, но и внутреннего подвода СОЖ. Спиральные сверла, как указывает ГОСТ 886-77, могут производиться не только с цилиндрическим хвостовиком, но и с хвостовиками конического типа. Сам процесс глубокого сверления, осуществляемый посредством таких сверл, может выполняться как с их периодическим извлечением из выполняемого отверстия, что необходимо для удаления из него образовавшейся стружки, так и без выполнения такой процедуры. Если сравнивать спиральные сверла с ружейными и пушечными, то при использовании первых производительность сверления повышается практически в 8 раз.

Примеры рабочих головок ружейных сверл

Пушечные и ружейные сверла относятся к инструментам однорезцового типа, при помощи которых можно создавать глубокие отверстия с диаметрами, находящимися в интервале 0,5–100 мм. Охлаждение сверл данного типа осуществляется через отверстие, выполненное в их внутренней части, а стружка, образующаяся в процессе обработки, отводится при помощи специальной канавки, выполненной на их наружной поверхности. Пушечные и ружейные сверла, оснащенные режущими твердосплавными пластинами, отличаются конической конфигурацией рабочей части, что обеспечивает лучшее направление инструмента в зону выполнения обработки.

Эжекторные сверла относятся к более современным средствам глубокого сверления. За счет отсутствия стружечных канавок на их наружной поверхности они отличаются высокой жесткостью.

Принцип работы эжекторным сверлом

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

Этапы технологии

Сам процесс глубокого сверления отверстий выполняется в следующей последовательности.

В первую очередь с допуском H8 выполняют пилотное отверстие.
Инструмент, вращающийся с небольшой частотой, подводят к поверхности обрабатываемой заготовки.
Включают требуемую частоту вращения сверла и скорость его подачи, обеспечивают подачу СОЖ в зону обработки.
Отверстие сверлят на требуемую глубину без отвода инструмента.
Если для глубокого сверления используется очень длинный инструмент, то первые 25 мм глубины отверстия обрабатывают на пониженных режимах резания – 75% от номинальных.
После достижения требуемой глубины сверления отключают подачу СОЖ в зону обработки.
Инструмент после окончания сверления ускоренно выводят из зоны обработки и останавливают его вращение.

Существует еще несколько технологий сверления глубоких отверстий, но выше приведена наиболее распространенная из них, которая используется в большинстве случаев.

Спиральные сверла с цилиндрическими и коническими хвостовиками: ГОСТ 10902-77 и 10903-77

К самым универсальным и, соответственно, популярным инструментам, используемым для выполнения отверстий в различных материалах, относятся сверла спирального типа. Регламентируют спиральные сверла ГОСТ 10902-77 и ГОСТ 10903-77. Руководствуясь положениями данных нормативных документов, а также параметрами отверстия, которое требуется создать, выбрать подходящий инструмент довольно легко.

Сверла спиральные по металлу

Особенности конструкции и основные характеристики

Конструкция спиральных сверл, которые часто называют винтовыми, состоит из следующих элементов.

На рабочей части есть две канавки, расположенные по винтовой линии. Они выполняют одновременно несколько функций: формируют режущую часть, отводят создаваемую в зоне обработки стружку, обеспечивают подачу СОЖ в область сверления.

При помощи этого конструктивного элемента инструмент фиксируется в патроне используемого оборудования. Хвостовик может изготавливаться со специальной лапкой, облегчающей извлечение инструмента из гнезда конусной формы, или поводком, который участвует в передаче крутящего момента от патрона.

Этот технологический элемент отвечает за выход абразивного круга при его использовании для шлифовки инструмента.

Основные части сверла

Рабочую часть сверла спирального с цилиндрическим или коническим хвостовиком составляют несколько конструктивных элементов.

Данный элемент выглядит как узкая полоска, продолжающая канавку на рабочей части. Эта направляющая часть имеет другое распространенное название – «ленточка».

Эту часть составляют пять режущих кромок: 2 главных, 2 вспомогательных, которые располагаются по спирали вдоль оси сверла, и 1 поперечная, находящаяся на конце инструмента и имеющая форму конуса. Все они формируются благодаря пересечениям поверхностей канавок. Так, главные режущие кромки – это пересечение передней поверхности канавки инструмента с задней, вспомогательные – передней поверхности канавки с поверхностью калибровочной части, поперечные – пересечение задних поверхностей ленточек.

Элементы рабочей части сверла

Высокая популярность спиральных сверл связана со следующими их достоинствами.

Инструменты данного типа отличаются большим запасом под переточку режущей части.
Сверла спиральные с цилиндрическим или коническим хвостовиком отличаются лучшей стабильностью своего положения в процессе сверления.
За счет особенностей своей конструкции такие инструменты обеспечивают своевременный отвод стружки из зоны обработки.

Основные параметры сверл спиральных с цилиндрическим и коническим хвостовиками, требования к которым оговаривают ГОСТ 10902 и ГОСТ 10903-77, перечислены в таблице.

Таблица 1. Обозначение основных параметров сверл

Геометрические параметры режущей части сверла

Значения всех вышеуказанных параметров определяются задачами, для решения которых планируется использовать инструмент.

Спиральные сверла применяются не только для обработки металла, но и для выполнения отверстий в других материалах, таких как бетон и древесина. Существуют также инструменты универсального назначения. Сверла, используемые для обработки различных материалов, отличаются друг от друга как формой и конструкцией, так и своими геометрическими параметрами, приведенными в соответствующих ГОСТах.

В зависимости от конфигурации зажимаемой в патроне части выделяют сверла:

с цилиндрическим хвостовиком;
с коническим хвостовиком.

Для фиксации на оборудовании спиральных сверл с коническими хвостовиками, как указывает ГОСТ 10903-77, используются универсальные переходные втулки, посадочные отверстия в которых выполнены по типу «конус Морзе». Соответствующие ГОСТу инструменты данного типа можно применять для оснащения любого оборудования.

Сверла с хвостовиками цилиндрической формы

Сверла спиральные с цилиндрическим хвостовиком в соответствии с требованиями нормативного документа могут выпускаться в нескольких сериях: короткой, средней и длинной. Пользуясь соответствующим ГОСТом на сверла, можно оптимально подбирать инструмент для решения определенных технологических задач.

Цилиндрические спиральные сверла, согласно ГОСТу, изготавливают с центровочным отверстием или без него. Инструменты средней и длинной серий, в соответствии с ГОСТом, могут иметь в своей конструкции шейку, облегчающую их шлифовку. Специальных требований к размерам такого элемента нет.

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к спиральным сверлам с цилиндрическим хвостовиком можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

Сверла по металлу с цилиндрическим хвостовиком

Левые и правые спиральные инструменты, относящиеся к короткой серии и имеющие диаметр от 0,5 до 40 мм, изготавливаются по ГОСТу 4010-77. Производство правых и левых цилиндрических сверл средней серии, диаметр которых находится в интервале 0,25–20 мм, регламентирует ГОСТ 10902-77. Спиральные сверла длинной серии выпускаются в диапазоне диаметров 1–31,5 мм. Нормативным документом, в котором оговариваются требования к изделиям данной серии, является ГОСТ 886-77.

Сверла с цилиндрическим хвостовиком длинной серии производят преимущественно с правым направлением спирали. ГОСТ допускает изготовление изделий данной серии и в другом конструктивном исполнении по договоренности с заказчиком. Длина спиральных инструментов с цилиндрическим хвостовиком всех серий указана в приведенной ниже таблице.

Таблица 2. Длина спиральных сверл с цилиндрическим хвостовиком

Технические требования к производству спиральных сверл всех вышеперечисленных серий оговариваются ГОСТом 2034-80. Согласно положениям этого нормативного документа, изделия данной серии, которые используются для сверления заготовок из ковкого и серого чугуна, углеродистых (конструкционных и инструментальных) и легированных сталей, а также конструкционных сталей обычной обрабатываемости и автоматных, изготавливаются из быстрорежущих стальных сплавов. Инструменты данной серии могут относиться к одному из трех классов точности:

Цилиндрические хвостовики могут иметь разные исполнения

ГОСТ допускает, что сверла данной серии могут быть произведены не из быстрорежущей стали, а из легированного стального сплава марки 9ХС, при этом их хвостовики могут быть сделаны из стали марки 45 или 40Х. По своей конструкции такие сверла могут быть как цельными, так и сварными. При использовании сварки в местах соединений исключается наличие непроваренных участков, пустот и кольцевых трещин.

Сверла с коническими хвостовиками

Современная промышленность выпускает различные типы сверл, хвостовик которых имеет коническую форму. Соответственно, требования, предъявляемые к таким инструментам, регламентируются разными ГОСТами. Унификация различных типов сверл позволяет оптимально подбирать их для решения определенных технологических задач. Нормативными документами, в соответствии с требованиями которых производятся спиральные инструменты с коническими хвостовиками, являются:

ГОСТ 10903-77 (для изделий нормальной длины);
ГОСТ 12121-77 (для длинной серии);
ГОСТ 2092-77 (для удлиненной серии);
ГОСТ 22736-77 (для изделий с твердосплавными пластинами).

Сверла по металлу с конусным хвостовиком для глубокого сверления

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к спиральным сверлам с коническим хвостовиком можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

Спиральные сверла нормальной длины, на которые распространяет требования ГОСТ 10903-77, могут выпускаться в диапазоне диаметров 5–80 мм. Хвостовики таких сверл в зависимости от диаметра последних имеют нормальную или усиленную конструкцию. С усиленным хвостовиком изготавливают спиральные сверла диаметром от 12 до 76 мм. Их посадочная конусная часть соответствует стандарту Морзе – от 1 до 6.

Диаметр длинных сверл, согласно ГОСТу, может находиться в интервале 5–20 мм, при этом обработка, выполняемая с их помощью, осуществляется через кондукторные втулки. Хвостовик таких сверл выполняется по стандарту Морзе от 1 до 4. Спиральная часть длинных сверл и инструментов нормальной длины имеет правое направление, но по договоренности с производителем может выпускаться и с левым направлением.

Конусы Морзе с лапкой

Удлиненные сверла с коническим хвостовиком производятся с диаметрами 6–30 мм. Конусный хвостовик таких сверл должен соответствовать стандарту Морзе от 1 до 3.

Сверла с коническим хвостовиком, на металлический стержень которых напаяны твердосплавные пластины типа ВК, могут выпускаться с диаметром от 10 до 30 мм, в укороченном и нормальном вариантах.

Длина спиральных инструментов с коническим хвостовиком всех серий представлена в приведенной ниже таблице.

Таблица 3. Длина спиральных сверл с коническим хвостовиком

Материалы изготовления основной части таких сверл – быстрорежущая сталь, стальной сплав марки 9ХС либо стали других марок, в составе которых не должно быть кобальта, а количество вольфрама не должно превышать 6%.

И в заключение небольшой видео-обзор сверл по металлу от различных производителей с испытанием данной продукции на практике.

Сверла для перфоратора: сверлим бетон и металл правильно

Перфораторы, которые сегодня активно применяются при осуществлении строительных и ремонтных работ, позволяют получать отверстия в различных материалах за счет не только вращательного, но и возвратно-поступательного движения используемого инструмента. Выбирая сверла для перфоратора, следует учитывать, что от их характеристик во многом зависит эффективность выполняемой обработки.

Сверление отверстия аккумуляторнным перфоратором

За формирование ударного импульса в конструкции перфоратора отвечает электромагнитный или пневматический механизм, а движение инструмента в обратную сторону происходит за счет упругости обрабатываемого материала. Выбирая перфоратор, следует обращать внимание на два основных параметра такого оборудования: на производительность его электродвигателя, измеряемую в ваттах, а также на мощность ударной нагрузки (в джоулях), которую он в состоянии создать. Характеристики современных перфораторов позволяют успешно применять данное оборудование для обработки таких прочных материалов, как бетон, натуральный и искусственный камень, кирпич и др.

Общая классификация

Среди сверл по бетону для перфоратора выделяют инструменты, изготавливаемые из стальных сплавов различных категорий:

легированных;
быстрорежущих;
углеродистых.

В тех случаях, когда перфоратор используют для создания отверстий в особо прочных материалах (таких, например, как гранит), на него могут устанавливаться сверла, оснащенные режущими пластинами из твердого сплава.

Для особо тяжелого сверления подходит пробивной бур, отличающийся весьма специфической рабочей головкой

На то, какие характеристики имеет сверло для перфоратора, значительное влияние оказывает и тип обработки инструмента в процессе его производства. Вопреки бытующему мнению, сверла с поверхностью черного цвета не обладают самой высокой прочностью, а вот их износостойкость находится на высоте. В процессе производства такие сверла подвергаются воздействию перегретым паром, что и наделяет их такими характеристиками. Более высокой прочностью отличаются сверла, поверхность которых имеет золотистый цвет. Такой инструмент меньше подвержен сколам и поломкам, так как в процессе производства он подвергается процедуре снятия внутренних напряжений.

Хвостовик бура для перфоратора может иметь разные диаметр, разное количество и размер выемок

Для выполнения наиболее сложных работ используют перфораторы категории SDS-max, которые часто называют «максовскими». Для установки на такие перфораторы используют сверла, режущая часть которых оснащается карбидной напайкой четырехлепесткового типа. За счет того, что лепестки впаяны в металлическую основу, они не отлетают в процессе обработки и отличаются очень высокой жесткостью и надежностью. Особенностью буров данного типа, позволяющих выполнять сверление на высоких скоростях, также является наличие в их конструкции двойной параболической спирали, которая отвечает за одновременное решение нескольких задач:

быстрый отвод пыли, образующейся в процессе сверления;
предотвращение деформации инструмента при воздействии на него боковых нагрузок;
снижение уровня вибрации бура.

Бур по бетону MAKITA-SDS-Max

Буры данного типа выпускаются в достаточно большом диапазоне рабочих диаметров (от 16 до 40 мм), а их длина может составлять 250, 450, 550, 800 и 1200 мм.

Однако лучшие характеристики у сверл для перфоратора, поверхность которых окрашена в ярко-золотистый цвет. Такими свойствами сверла данного типа наделяет покрытие износостойким нитридом титана.

Опытные специалисты, постоянно использующие перфораторы в своей деятельности, достаточно легко могут оценить качество изготовления сверла, выполняя обработку с его помощью. В частности, если инструмент интенсивно нагревается в процессе сверления, это означает, что производитель неправильно выполнил его заточку.

С помощью сверл, устанавливаемых на перфоратор, можно обрабатывать такие материалы, как:

древесина;
стекло;
металл;
пластмасса;
плитка;
бетон.

Сверло спиральное по дереву

По характеру задач, которые необходимо решить, сверла, устанавливаемые на перфораторы, делятся на следующие категории:

инструменты корончатого типа (для формирования в обрабатываемом материале качественного отверстия значительного диаметра);
спиральные сверла (наиболее универсальный инструмент, используемый для создания отверстий в материалах с различной внутренней структурой);
сверла с наконечником в форме пера, которые идеально приспособлены для сверления отверстий в таких рыхлых материалах, как древесина; , применяемые для сверления металлических изделий небольшой толщины, а также конструкций, выполненных из ондулина и других тонкостенных материалов;
ружейные сверла и др.

При выборе сверл для перфоратора по бетону или другим материалам следует обращать внимание на хвостовик инструмента. Обусловлена эта рекомендация тем, что хвостовик сверла и конструкция патрона перфоратора могут не соответствовать друг другу.

Для подсоединения насадок другого типа используются разнообразные переходники

Сверла Speed X серии SDS-max от компании Bosch

Особенность сверл данной серии заключается в том, что в их конструкции имеются дополнительные режущие пластины, установленные под наклоном. Компания Bosch, специалисты которой разработали такую конструкцию, подала заявку на то, чтобы получить патент на буры данного типа.

Сверла серии Speed X SDS-max позиционируются как инструмент для быстрого сверления и долговечного использования

У рассматриваемых сверл для перфоратора имеются следующие конструктивные особенности.

Пылеотводящие каналы, выполненные в режущей головке инструмента, увеличены, что способствует более равномерному распределению силы удара и обеспечивает точную направленность ударных волн.
Угол, под которым располагается спиральная часть, является более пологим, что превращает такой инструмент в эффективный архимедов винт. Кроме того, такая конструктивная особенность позволяет сверлу более эффективно удалять отработанный материал из формируемого отверстия.

Отличительные особенности рассматриваемых сверл

Буры вышеописанного типа выпускаются в диапазоне диаметров 12–52 мм, а их длина может составлять от 200 до 1200 мм.

Если говорить о наиболее популярных типах такого инструмента, то наиболее часто используются сверла по бетону, а также буры для сверления изделий из металла.

Сверла для обработки металла

Перфораторные сверла, предназначенные для создания отверстий в изделиях из металла, различаются как по материалу изготовления, так и по конструктивному исполнению. У большинства таких сверл для перфоратора спиралевидная конструкция и хвостовик цилиндрической формы.

Материал изготовления и конструкция инструмента оказывают большое влияние как на качество, так и на эффективность выполняемой обработки.

Для создания отверстий в изделиях из высокопрочной стали оптимально подходят сверла, изготовленные на основе кобальтовых сплавов.
Для сверления отверстий в изделиях из алюминия и других цветных металлов используются инструменты сверхдлинного типа.
Наиболее универсальными типами сверл, применяемых для сверления металла с помощью перфоратора, являются инструменты, режущая часть которых оснащена пластинами из твердых сплавов.

Если не считать очень дорогие универсальные сверла профессионального класса, сверлить металл перфоратором приходится насадками с цилиндрическим хвостовиком, для чего полезно иметь соответствующий переходник

Инструменты для сверления бетона

Выбирая сверла по бетону, которые будут использованы для оснащения перфоратора, следует уделять особое внимание их качественным характеристикам, поскольку таким инструментам придется иметь дело с высокопрочным материалом.

Среди буров, которые успешно справляются с обработкой такого материала, как бетон, выделяют следующие категории.

Режущая часть этих инструментов оснащена насадкой в виде лопатки или 4 рабочими зубьями. Чтобы придать режущей части высокую прочность, ее подвергают закалке, выполняемой по различным технологиям. Наиболее прочными и, соответственно, эффективными являются буры, поверхность которых имеет ярко-золотистый оттенок. Они не нуждаются в выполнении регулярной заточки и способны служить довольно долго.

Бур по бетону шнековый

Это буры небольшого диаметра и значительной длины. Их конструкция специально разработана для сверления отверстий большой глубины.

Широкие спиральные выемки обеспечивают быстрое удаление обломков

При помощи таких инструментов выполняются отверстия большого диаметра. Рабочая часть коронки по своей форме напоминает стакан, на торец которого наносится алмазное напыление или напаиваются твердосплавные пластины.

Для профессиональных работ по бетону используются проломные неразборные коронки с двумя типа режущих зубьев

Сверла по бетону или любому другому материалу, предназначенные для работы с перфоратором, очень важно правильно вставлять в патрон оборудования. При этом можно придерживаться следующих рекомендаций:

Перед установкой бура перфоратор необходимо отключить от электрического питания и только после этого выполнять любые манипуляции.
Для установки на перфоратор можно использовать только те буры, которые полностью соответствуют типу патрона на оборудовании.
Хвостовик инструмента, который устанавливается в патрон перфоратора, необходимо предварительно очистить и смазать. Это позволит минимизировать износ крепежного механизма.
О том, что инструмент установлен в патрон перфоратора соответствующим образом, будет свидетельствовать тот факт, что он не шатается в крепежном механизме и сидит в нем надежно.

Стоить вспомнить и о том, что к вращающемуся в процессе работы инструменту нельзя прикасаться руками: это может привести к получению серьезных травм.

Как извлечь из перфоратора заклинившее сверло

Существует несколько простых способов, позволяющих извлечь из патрона перфоратора застрявшее в нем сверло.

Свободную часть сверла, которое застряло в патроне перфоратора, необходимо зажать в тисках, а затем аккуратно простучать по кулачкам зажимного механизма молотком, используя деревянную прокладку.
Если вышеописанный способ извлечения застрявшего сверла не помогает, то патрон можно поместить в емкость с бензином, а затем попытаться извлечь сверло обычным способом.
Если сверло заклинило в патроне ключевого типа, следует провернуть ключ такого механизма против часовой стрелки, что позволит освободить инструмент. При необходимости в патрон ключевого типа, в котором застряло сверло, можно капнуть машинное масло.
— Чтобы извлечь сверло, которое заклинило в быстрозажимном патроне, можно попытаться несильными ударами, совершаемыми против часовой стрелки, ослабить зажим крепежного механизма.
Последним вариантом освобождения сверла, которое заклинило в патроне перфоратора, является полная разборка крепежного механизма.

Чтобы не сталкиваться с проблемой застрявшего сверла, его хвостовик следует всегда обрабатывать водостойкой смазкой, которая облегчит процесс извлечения инструмента из патрона перфоратора.

Сверла по металлу

В соответствии с правилами, принятыми в нормативной литературе по техническому регулированию сверло определяется как осевой режущий инструмент для получения отверстий, увеличения их диаметра в сплошном материале (ГОСТ 25751-83 Инструменты режущие, термины и определения).

Напомним, что осевым считается режущий инструмент, размеры которого вдоль оси вращения больше, чем размеры в перпендикулярном направлении.

В целом, эти два признака служат главными критериями, согласно которым инструмент относят к обширному виду «сверла».

В машиностроении классификация по этим двум признакам, плюс требования по точности и производительности, объединили в классе «сверла по металлу» несколько различных режущих инструментов.

Они значительно отличаются по форме и характеристикам, но разными способами решают одни и те же задачи сверления:

резка металла в плоскости отверстия;
формирование стенок в соответствии с заданными допусками;
удаление стружки.

В итоге в общий раздел «сверла по металлу» вошли классы:

перовые сверла;
спиральные сверла;
корончатые сверла (кольцевые фрезы);
центровочные сверла;
глубокого сверления (эжекторные, ружейные)
комбинированные сверла.

Несмотря на все отличия сверло каждого класса состоит из корпуса с рабочей частью и хвостовика.

Дальнейшее деление на различные типы связано с размерами и формой этих частей, требованиями по точности и способами установки в металлорежущее оборудование.

Общие обозначения и характеристики свёрл по металлу

Большинство типов сверл изготавливаются из быстрорежущих сталей (HSS), легированной стали Р6М5 и др.

Твердосплавные элементы выполняются из сплавов ВК6, ВК6-М, ВК8 и пр. Несмотря на разнообразие типов большинство «сверл для металла» имеет сходное строение с общими обозначениями.

На следующем рисунке обозначены части сверла по металлу с соответствующими названиями.

Помимо маркировки важным общим показателем является класс точности.

Для стандартных изделий он приводится в ГОСТ и ГОСТ Р. Класс точности задается посредством соответствующих квалитетов, указывающих на величину допусков при изготовлении продукции.

Сверла повышенной точности выполняются с применением фрезеровки и шлифовки, нормальной точности методом проката.

Точность задается с помощью квалитетов. Например, для отверстий в широко применяемом интервале диаметров 6 – 10 мм квалитеты точности имеют значения:

квалитет	допуск (мм)	квалитет	допуск (мм)
10	0,058 мм	14	0,36
13	0,22 мм	15	0,58

Из таблицы следует, что сверло с квалитетом 10 в 10 раз точнее сверла с квалитетом 15.

Спиральные сверла по металлу

Наиболее разветвленный и обширный класс. Выпускаются трех классов точности (указываются в маркировке по ГОСТу на соответствующий тип).

Сверла повышенного класса точности А1 предназначены для сверления отверстий 10 - 13 квалитетов точности, класса точности В1 - для сверления отверстий до 14 квалитета точности, класса точности В - для сверления отверстий до 15 квалитета точности.

Применяются в машиностроении, авиации, судостроении, производстве строительных конструкций и пр. Разнообразие применений привело к появлению различных вариантов этого инструмента.

Классическими представителями этого класса следует считать спиральные сверла с цилиндрическим хвостовиком по ГОСТ 10902-77. Большинство существующих разновидностей спиральных свёрл являются модификациями этого типа, разработанными для решения конкретных технологических задач.

Рисунок 2 Спиральное сверло средней серии по ГОСТ 10902

Так, для обеспечения более надежной фиксации, постоянного и точного позиционирования, особенно в оборудовании с автоматической сменой инструмента применяются сверла с хвостовиком в виде конуса.

Рисунок 3 Спиральное сверло с хвостовиком Конус Морзе

Для сверления глубоких отверстий применяются сверла с удлиненной рабочей частью, аналогично для «короткого» сверления используются сверла с укороченной рабочей частью.

Примеры различных решений по длине рабочей части и хвостовика, а также с разной формой хвостовика показаны далее:

Рисунок 4 Спиральное сверло короткой серии (ГОСТ 4010)

Рисунок 5 Спиральное сверло длинной серии (ГОСТ 886-77)

Рисунок 6 Спиральное сверло длинной серии с коротким цилиндрическим хвостовиком (ГОСТ 12122, ГОСТ 2092-77)

Рисунок 7 Спиральное сверло длинное с хвостовиком "конус Морзе" (ГОСТ 12121)

Спиральные сверла по металлу с пластинами из твердого сплава

В качестве отдельной технологической задачи можно выделить сверление твердых сталей чугунов твердостью более 170НВ.

Для таких операций применяются спиральные сверла с твердосплавными пластинами. Сверла подобного типа выпускаются с цилиндрическими и коническими хвостовиками, сварными и цельнотянутыми.

Рисунок 8 Спиральное сверло с пластинами из твердого сплава и хвостовиком "конус Морзе" (ГОСТ 22736, ТУ по ГОСТ 5756-81)

Ступенчатые спиральные сверла по металлу

В последнее десятилетие на российском рынке активно продвигаются ступенчатые («конические») сверла зарубежного производства. Продукт позиционируется как новинка, ранее неизвестная в РФ. В действительности ступенчатое сверло уже давно производится и применяется в России. В частности, такой инструмент используется для сверления отверстий под метрическую резьбу с одновременным снятием фаски. До 2008 года геометрические характеристики ступенчатых сверел описывались в ГОСТ 20320, после 2008 г. действовал стандарт ГОСТ Р 52966-2008, с 1 января 2019г введен в действие ГОСТ 28320-2017.
С помощью одного ступенчатого сверла можно выполнять за один заход сразу две (или больше) технологических операции. Также возможно сверление одним сверлом отверстий разного диаметра (в зависимости от числа ступенек). Однако при этом глубина отверстия не может превышать суммарной высоты ступенек предыдущего диаметра.

Рисунок 9 Ступенчатое сверло с цилиндрическим хвостовиком для отверстия под резьбу и снятия фаски (ГОСТ Р 52966-2008)

Рисунок 10 Импортное ступенчатое сверло (HSS) по металлу

Рисунок 11 Ступенчатое сверло с хвостовиком "конус Морзе" по ГОСТ Р 52966-2008

Центровочные сверла

В процессе сверления самый ответственный этап – это касание поперечной кромки сверла с поверхностью металла. Поскольку поверхность не идеально плоская, а поперечная кромка не идеально перпендикулярна оси сверла при касании возникают моменты сил, отклоняющие сверло от теоретического центра отверстия.

Очевидно, что величина таких моментов возрастает с увеличением размеров поперечной кромки (диаметров сверла). Обратное так же верно, поэтому для сверления центровых отверстий разработаны специальные центровочные сверла с уменьшенным началом рабочей части.

Рисунок 12 Центровочное сверло для центровых отверстий без предохранительного конуса тип А по ГОСТ 14952-75

Такой инструмент сначала касается металла только небольшой поперечной кромкой.

Незначительные моменты, возникающие при этом гасятся массивной рабочей частью номинального диаметра.

Соотношения малого и большого диаметров стандартизированы. В соответствии с ГОСТ 14952 эта величина меняется в диапазоне от 3 до 5.

Центровое отверстие имеет треугольное сечение в зависимости от величины угла между стенками и наличия предохранительного конуса центровочные сверла делятся на 4 типа.

A	B	C	R
Угол, град.	60	60	75	дуга
конус	-	+	-	-

Класс точности для центровочных свёрл не вводится.

Сверла для глубокого сверления

В ряде источников по металлообработке отверстие с глубиной в 5 раз превышающей его диаметр уже считается глубоким.

В то же время в ГОСТ 12122-77, где представлены типовые размеры «длинной серии», показано, что отношение длины рабочей части к диаметру l/d колеблется в диапазоне от 15 до 20.

Таким образом глубоким можно считать сверление отверстий с глубиной, превышающей диаметр в 10 – 15 раз и более.

В начале этого диапазона и при диаметрах до 10 мм задача решается с помощью спиральных сверл стандартной «длинной серии» (класса точности А1, В1 и В).

В этом случае используется традиционный наружный подвод СОЖ и наружный отвод стружки.

При отношении l/d ≈ 20 – 30 и диаметрах до 30 мм проблема решается применением шнековых сверел и длинных спиральных сверел с каналами для СОЖ и канавками для дробления стружки (внутренняя подача СОЖ и наружное удаление стружки).

С дальнейшим увеличением l/d и/или увеличением диаметра отверстий проблемы с подачей СОЖ и удалением стружки делают использование спиральных сверл невозможным.

Такие отверстия получают с помощью сверл одностороннего резания с внутренней подачей СОЖ или наружной подачей СОЖ, внутренним или наружным отводом стружки. К ним относятся ружейные (пушечные) и эжекторные сверла.

Ружейное сверло

Данный вид не относится к спиральному типу. Ружейное сверло представляет собой полую конструкцию с одной или двумя режущими кромками на рабочей части. Точность обработки по диаметру соответствует 7 – 9 квалитету.

Широкая и глубокая выемка по всей длине корпуса сверла обеспечивает эффективный наружный отвод стружки. Она вымывается СОЖ, поступающей под высоким давлением из внутренней полости в каналы в рабочей части.

Сверлом такого типа получают отверстия диаметром до 30мм.

Рисунок 13 Ружейное сверло

Фото ружейное сверло

Для более крупных отверстий применяют сверла с внутренней подачей СОЖ и не наружным, а внутренним отводом стружки.

Глубокое сверление с внутренним отводом стружки. Эжекторное сверло

При глубоком сверлении отверстий с l/d≫20 и диаметрами более 30 мм проблемы с подачей СОЖ и особенно с удалением стружки значительно усложняются. Наружное удаление становится практически не возможным, поэтому приходится использовать специальное составное сверло.

Инструмент представляет собой стальную трубу с навинчивающейся рабочей частью. Рабочая часть изготавливается в виде полого толстостенного цилиндра с площадками для установки режущих пластин и каналами для СОЖ. Конструкция позволяет использовать большую часть пространства отверстия для отвода стружки.

На рисунке ниже представлен усовершенствованный вариант такой конструкции – эжекторное сверло. У него пустотелая рабочая часть (2) с наружной смазкой и охлаждением.

Рисунок 14 Эжекторное сверло

В процессе сверления стружка дробится и попадает вместе с СОЖ в полость рабочей части. Далее смесь поступает в полость трубы (5) и уходит в стружкоприемник, где стружка отделяется от СОЖ.

Главное отличие эжекторной схемы от обычной заключается в дополнительных каналах (6). Они обеспечивают возврат 1/3 поступающей СОЖ сразу в полость стебля сверла. Благодаря этому возникает эффект эжекторного насоса, который создает дополнительное разрежение в полости рабочей части. Эффект обеспечивает усиленную откачку СОЖ вместе со стружкой из зоны резания.

Для эжекторного сверла необходим специальный патрон, обеспечивающий подачу СОЖ. Такие патроны разработаны и могут устанавливаться на универсальных станках (токарных, сверлильных, фрезерных и т. п.).

В итоге глубокое сверление может выполняться на обычном оборудовании, дополненном стационарной или мобильной насосной станцией. При этом требуемое давление СОЖ в 2 раза ниже, чем при глубоком сверлении с наружной подачей СОЖ без эффекта разрежения.

Также применение эжекторного сверла избавляет от герметизации зазоров между заготовкой и кондукторной втулкой (3). что упрощает наладку и обслуживание станка.

Перовые сверла по металлу

Перовые сверла получили свое название благодаря форме рабочей части. В зависимости от конструкции рабочей части они делятся на цельные и составные.

Цельные конструкции могут быть ступенчатыми, что позволяет за один заход получить отверстие с переменным диаметром. Цельные сверла выпускаются определенных стандартных номеров (6, 7, 8, 10 … мм). Составные перовые сверла состоят из универсальной державки и сменных режущих пластин по ГОСТ 25526-82.

Основное применение этого типа связано с неглубоким или предварительным сверлением сталей, чугунов и др. металлов в операциях с большими значениями квалитета.

Рисунок 15 Перовое сверло

Корончатые сверла (кольцевые фрезы, кольцевые сверла) по металлу

При больших диаметрах сквозных отверстий сплошное сверление представляется нецелесообразным c точки зрения затрат времени и ресурсов. Гораздо эффективнее не переводить весь металл в стружку, а вырезать только кольцо заданного наружного диаметра. С такой операцией успешно справляются корончатые сверла.

Рисунок 16 Корончатое сверло по металлу

Корончатое сверло дает значительное преимущество при сверлении листового материала, обработке торцевых кольцевых канавок, сверлении на криволинейной поверхности и получении отверстий большого диаметра. Корончатое (кольцевое) сверление позволяет оптимизировать производство не только за счет роста производительности.

Применение такого инструмента позволило значительно уменьшить габариты сверлильных станков, получить эффективное передвижное оборудования для сверления металлопроката, рельсов, труб.
В настоящее время на российском рынке представлены корончатые сверла из быстрорежущей стали (HSS) и с напаянными твердосплавными резцами. Диаметры от 10 мм до 150 мм.

К сожалению, в РФ нет стандарта для кольцевых сверл по металлу. Такой стандарт имеется только для кольцевых сверл по бетону, керамике и т.п. (ГОСТ 17013-71). В отсутствии стандарта говорить о классах точности некорректно.

Первые модели корончатых сверл имели свои недостатки. В первых образцах отмечались проблемы с центровкой, при l/d~5 ухудшалось удаление стружки.

Кроме того, корончатое сверло имеет большую поверхность контакта с обработанными поверхностями, которые с трех сторон окружают лезвия инструмента. В таких условиях увеличивается сила трения, растет тепловыделение, затрудняется отвода тепла.

В современных конструкциях корончатых сверл решены задачи с центровкой отверстий, проблемы с отводом тепла и удалением стружки устраняются эффективной подачей СОЖ.

Комбинированные сверла по металлу

Сверла такого типа являются комбинацией двух различных инструментов металлообработки. Соответственно, их применяют для совмещения некоторых последовательных технологических операций.

Поскольку сверление часто предшествует нарезанию резьбы, зенкованию, то вполне логично появление комбинаций сверло-метчик, сверло-зенкер. Для объединения используются как правило сверла спирального типа.

Сверла для глубокого сверления

Сверла для глубокого сверления – это устройства, которые используются для сверления сквозных и глухих отверстий в валах, шпинделях и других деталях, которые имеют большую длину. Они имеют низкую производительность, благодаря ним обеспечиваются полностью чистые, точные и прямолинейные отверстия. К сверлам данного типа относят ружейные, однокромочные с внутренним отводом стружки и двухкромочные с внутренним отводом стружки конструкции.

фото:сверла для глубокого сверления

Особенности углубленной сверловки

Метод глубокого сверления используется во время резания отверстий, которые имеют глубину 5хD и более. Данный метод позволяет обработать материал с наибольшей точностью, а также оптимальной прямолинейностью, благодаря нему обеспечивается хорошее качество поверхности. Это достаточно сложная и трудоемкая операция. Главным условием обработки режущим инструментом методом глубокого сверления является охлаждение под давлением.

Особенность данного метода – необходимость определения правильного направления во время начала процесса резания. Это направление проходит через специальную кондукторную втулку либо же в заранее подготовленное просверленное пилотное отверстие.

Главная трудность – нельзя свободно вращать режущий инструмент при глубоком сверлении на полных оборотах вне самой детали. А также при увеличении длины сверла для глубокого сверления создаются неблагоприятные условия образования стружки, которую трудно отводить и извлекать из отверстия во время процесса. Поэтому очень важно соблюдать увод сверла при глубоком сверлении.

Виды сверл для углубленной сверловки

Сверла для глубокого сверления бывают нескольких видов:

Спиральная конструкция, которая имеет отверстие для подвода жидкости в зону резания.
Ружейное устройство, которое имеет припаянные твердосплавные пластинки.
Ружейное устройство, которое имеет цельную твердосплавную рабочую часть.
Ружейная установка с твердосплавной пластинкой и промежуточной режущей пластинкой.
Шпиндельные (перовые) приборы, которые используются для обработки отверстий в шпинделях станков.
Пушечные устройства.

Спиральные инструменты – это стандартные спиральные сверла, которые имеют удлиненную рабочую часть. Они изготавливаются из таких материалов, как быстрорежущая часть и твердый сплав. Первые имеют наружный подвод СОЖ, а вторые – внутренний подвод СОЖ. Сверление ними реализуется посредством глубокого сверления, когда инструмент удаляется из отверстия, для того чтобы вывести стружку, и без этого процесса. Их производительность в 8 раз выше, чем у ружейных.

фото:спиральные длинные сверла по металлу

Ружейные и пушечные – это однорезцовые режущие инструменты, которые используются для того, чтобы получить глубокие отверстия малого диаметра и большого (от 0,5 мм до 100 мм). СОЖ подводится через корпус прибора, стружка выводится через канавку в корпусе конструкции. Ружейная установка обеспечивает лучшее направление режущей части, рабочая часть делается конической по направлению от режущей кромки к стержню.

фото:ружейные сверла по металлу

Пушечный прибор имеет твердосплавную режущую часть, стебель из закаленной стали и хвостовик из улучшенной стали.

Также существуют двустороннего резания (эжекторные и шнековые) и одностороннего резания конструкции (ружейные и пушечные) по их назначению. И третий вид – это кольцевые или трепанирующие головки.

Подбор сверла для глубокой сверловки

Сверла для глубокого сверления имеют определенные критерии выбора. Чаще всего применяются спиральные, а также перовые режущие инструменты.

На критерии выбора влияет наличие определенного специального оборудования, системы подготовки и подачи СОЖ, а также системы защиты от разбрызгивания. Применять сверла для глубокого сверления необходимо исключительно на станках глубокого сверления.

Выбирая конструкцию, необходимо определяться с нужным диаметром, общей длиной отверстия, типом хвостовика и обрабатываемым материалом. Также обращать внимание на скорость подачи.

Если вы собираетесь сверлить отверстие, которое имеет длину больше, чем 40d, то стоит одновременно использовать два сверла, имеющие диаметр 10х400 мм и 9,95х800 мм.
Если глубина 40d, то конструкция должна иметь левое направление вращения, для того чтобы она смогла зайти в пилотное отверстие.
В случае, когда материал имеет длинную стружку, выбирайте прибор, который имеет полированные стружечные канавки.
Когда вы обрабатываете алюминиевый сплав, применяйте однолезвийные конструкции, имеющие заточку угла при вершине 180 градусов.

Технология процесса

Подача СОЖ должна быть под давлением до 10 МПа. Объем охлаждающей жидкости – 20-120 л/мин. Данный показатель зависит от диаметра обрабатывающей конструкции. Точность обработки по диаметру – 7-9 квалитетов. Параметр шероховатости – 2,5-1,25 мкм. Возможное отклонение отверстия не больше, чем на 0,5 мм на каждом метре длины.

фото:глубокое сверление детали

Необходимо изготовить пилотное отверстие с допуском Н8.
Подвести инструмент в заданное положение на небольшом режиме.
Частота вращения должна быть 200 об/мин, подача 500 мм/мин.
Включить подачу СОЖ и частоту вращения.
Непрерывно сверлить до полной глубины, не отводя инструмент.
Если вы используете устройство, которое имеет очень большое соотношение длины к диаметру, то необходимо достигать глубины 25 мм с уменьшенным режимом резания. 75% от оптимальной скорости резания.
Отключить подачу СОЖ, когда достигнете необходимой глубины.
Ускоренно произвести отвод и остановить шпиндель.

Также существует способ сверления глубокого сквозного отверстия и способ обработки глубоких отверстий. Последний предполагает установку технологической бобышки на заготовке, ось которой располагается на одинаковом расстоянии от торца заготовки.

Читайте также: