ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ

Конструктивные элементы спиральных сверл

Сверло - двухзубый режущий инструмент. Зуб сверла представляет собой тело клиновидной формы, ограниченное передней и задней поверхностью.

У спиральных сверл передняя поверхность, по которой сходит стружка при обработке, является винтовой поверхностью канавки (рис. 45).

Углом наклона винтовой канавки ОМЕГА называется угол, образуемый осью сверла и касательной к винтовой линии пересечения передней поверхности сверла с цилиндрической поверхностью, ось которой совпадает с осью сверла и диаметр которой равен диаметру сверла.

Поверхность зуба сверла, обращенная к поверхности резания (поверхности, по которой происходит отделение стружки от заготовки), называется задней поверхностью. Задние поверхности воспроизводятся при заточке сверла и их формы определяются принятым методом заточки. Задние поверхности на спиральных сверлах наиболее часто затачиваются по коническим, винтовым и плоским поверхностям. Линии пересечения передних и задних поверхностей сверла образуют режущую кромку. У обычных спиральных сверл прямолинейные режущие кромки и ось сверла являются скрещивающимися прямыми. Расстояние от оси сверла до режущей кромки равно половине диаметра сердцевины сверла. Угол 2ФИ между режущими кромками, которые располагаются симметрично относительно оси сверла, называют углом при вершине.

Линия пересечения задних поверхностей обоих зубьев сверла образует поперечную режущую кромку, расположенную в центральной зоне сверла.

Угол наклона поперечной кромки находится между проекциями поперечной кромки и режущей кромки на плоскость, перпендикулярную к оси сверла.

Задний угол АЛЬФА между задней поверхностью и поверхностью резания измеряется у сверл обычно в цилиндрическом сечении, концентричном оси сверла.

Угол при вершине сверла 2ФИ играет роль главного угла в плане. С увеличением угла при вершине сверла уменьшается активная длина режущей кромки и увеличивается толщина среза, что приводит к увеличению усилий, действующих на единицу длины режущих кромок, и способствует повышению интенсивности износа сверла.

Однако при увеличении угла 2ФИ сечение среза сохраняется неизменным и уменьшается степень деформации срезаемого слоя. При этом падает величина суммарной составляющей главного усилия резания, действующего по направлению скорости резания, и определяющего, величину крутящего моменту, что благоприятно воздействует на работу такого нежесткого инструмента, как спиральные сверла. Суммарное же осевое усилие подачи сверла при увеличении угла 2ФИ возрастает. Это объясняется изменением положения относительно оси сверла плоскости, нормальной к режущей кромке, в результате чего меньшая часть усилий, действующих на режущие кромки сверла, взаимно уравновешивается. Кроме того, передние углы на поперечной кромке с увеличением угла при вершине уменьшаются, это ухудшает внедрение этой кромки в материал заготовки и приводит к возрастанию осевых усилий при сверлении. В результате возрастает опасность появления продольного изгиба сверла и значительных его деформаций. Опыты показывают, что при уменьшении угла 2ФИ от 140 до 90° осевое усилие подачи снижается на 40-50%, а крутящий момент увеличивается на 25-30%.

С увеличением угла при вершине уменьшается угол между режущей кромкой и кромкой ленточки, что приводит к ухудшению теплоотвода от наиболее интенсивно изнашивающейся периферийной зоны сверла.

При сравнительно небольших подачах, используемых в процессе сверления, уменьшение угла при вершине 2ФИ может привести к чрезвычайно малым значениям толщин среза, соизмеримым с радиусом округления режущей кромки. Это приводит к неустойчивым результатам и чаще всего к понижению стойкости инструмента.

Угол при вершине 2ФИ спирального сверла влияет на величины передних углов и на изменение их на режущей части, а также на направление и условия отвода стружки по винтовым канавкам. Известно, что нормальная работа сверла может иметь место тогда, когда надежно обеспечивается вывод стружки по канавкам и не наблюдается ее защемление и пакетирование. Как показывают исследования, увеличение угла при вершине 2ФИ приводит к более плавному изменению передних углов вдоль режущей кромки, что благоприятно отражается на режущей способности сверл.

Таким образом, угол при вершине сверла 2ФИ весьма противоречиво воздействует на процесс сверления и его оптимальное значение, зависит от многих факторов, предопределяющих характер работы сверла. Поэтому в литературе можно встретить различные данные и рекомендации по выбору угла при вершине сверла.

Следует учитывать, что подобно резцам с различными углами в плане, можно применять для заданных условий работки сверла с различными углами при вершине 2ФИ и достигать при атом удовлетворительных результатов.

Базируясь на экспериментальные данные и производственный опыт, угол 2ФИ при вершине сверла ориентировочно можно выбирать в зависимости от обрабатываемого материала.

Угол ОМЕГА наклона винтовой канавки измеряется на наружном диаметре сверла. При известном шаге h винтовой канавки и диаметре сверла Д угол наклона ОМЕГА определяется по формуле:

Винтовые линии пересечения винтовой канавки сверла с цилиндрическими поверхностями, концентричными оси сверла, имеют переменный угол наклона (ОМЕГА х) определяемый по соотношению:

Где R - радиус сверла;

Rx-радиус рассматриваемого цилиндрического сечения, концентричного оси сверла или, иными словами, расстояние от рассматриваемой точки режущей кромки до оси сверла. Как видно, угол наклона винтовых линий, расположённых на передней поверхности канавки сверла, уменьшается при приближении к оси сверла. Величины углов ОМЕГА для различных точек режущих кромок сверла при изменении угла наклона винтовой канавки от 15 до 60° приведены в табл. 5.

Из таблицы видно, что изменение угла наклона винтовой канавки ОМЕГА сильно влияет на величины углов ОМЕГА х на периферии.

Таблица 5. Изменение угла ОМЕГА х, град, на режущей части сверла
У сердцевины же сверла изменение угла ОМЕГА вызывает небольшие изменения углов ОМЕГА х, т. е. за счет изменения угла ОМЕГА нельзя в большой степени влиять на изменения геометрии центральной зоны сверла. Угол наклона винтовой канавки предопределяет величины передних углов на режущей части, особенно на периферии сверла. С увеличением угла ОМЕГА передний угол в исследуемой точке кромки также возрастает. Это приводит к уменьшению усилий резания, способствует лучшему отводу стружки.

При построении известны шаг винтовой канавки, диаметр сердцевины, ширина канавки, форма и расположение режущей кромки сверла. На рис. 53 рассмотрено сверло с прямолинейной режущей кромкой, составляющей с осью угол ФИ. Построение выполняется в системе плоскостей проекций V/H. Плоскость H перпендикулярна оси сверла, а плоскость V параллельна режущей кромке АВ (ее проекции а"b" и ab). Через периферийную точку А режущей кромки проведено сечение I, перпендикулярное оси сверла, линия пересечения которого с винтовой поверхностью канавки будет искомым торцовым сечением канавки сверла. Чтобы отыскать произвольную точку торцового сечения канавки сверла, на его режущей кромке выберем произвольную точку С. Эта точка при винтовом движении режущей кромки АВ опишет в пространстве винтовую линию СС1, расположенную на поверхности канавки. Винтовая линия СС1 пересекает сечение / в точке С1, которая будет точкой торцового сечения сверла. Винтовое движение кромки АВ, а, следовательно, и рассматриваемой точки С, разложим на поступательное движение вдоль оси сверла и кинематически связанное с ним вращательное движение вокруг оси сверла. Если обозначить величину поступательного перемещения вдоль оси через х, то соответствующий этому перемещению угол поворота будет равен:

Где H - шаг винтовой канавки сверла.

Точка С за время перемещения на величину h вдоль оси сверла до сечения I повернется вокруг оси сверла на угол

Этот угол между радиусами, соединяющими горизонтальные проекции точек С1 и С с центром сверла в истинную величину изображается в проекции на плоскости H. Поэтому, повернув вокруг оси сверла точку С на угол ЭПСЕЛОН найдем искомую горизонтальную проекцию C1 точки торцового сечения канавки сверла.

Аналогично точке С, рассматривая последующие точки режущей кромки, определяются соответствующие им точки торцового сечения канавки, совокупность которых и будет профилем рабочего участка винтовой канавки сверла в сечении, перпендикулярном его оси.

Для облегчения построения на режущей кромке целесообразно выбирать ряд равноудаленных точек С, Е, К, отстоящих от сечения / на расстоянии h, 2h, 3h. Тогда углы поворота горизонтальных проекций этих точек вокруг оси сверла будут соответственно равны ЭПСЕЛОН h, 2ЭПСЕЛОН h, З ЭПСЕЛОН h. Повернув горизонтальные проекции точек с, е, к вокруг оси сверла на углы ЭПСЕЛОН h, 2ЭПСЕЛОН h, З ЭПСЕЛОН h получим искомые точки c1, e1, k1 торцового сечения канавки сверла. Полученную кривую можно заменить дугой окружности радиуса R1 с центром в точке О1.

Вспомогательная часть профиля канавки сверла выбирается таким образом, чтобы обеспечить получение заданной ширины канавки, т. е. угла ТАУ, плавного сопряжения кривых профиля. Это способствует предотвращению трещин при термообработке сверла. Построив угол ТАУ, найдем вторую крайнюю точку m расположенную на вспомогательной части профиля. Примем, что вспомогательная часть профиля очерчивается по дуге окружности радиуса R2. Чтобы эта окружность касалась сердцевины сверла и окружности R1 в точке их соприкосновения t ее центр O2 должен лежать на прямой ОО2. С другой стороны, чтобы окружность R2 проходила через точки t, т ее центр O2 должен лежать на перпендикуляре к отрезку mt, проведенному через его середину. Поэтому точка пересечения рассматриваемого перпендикуляра и прямой O1О будет центром O2 второй окружности профиля канавки, радиус которой R3 = О2t = О2m.

Рассмотрение найденного профиля торцового сечения сверла показывает, что вспомогательный участок профиля сверла заканчивается в точке т острым углом.

Некоторые исследователи, изучая прочность сверл, пришли к выводу, что материал сверла в рассматриваемых углах практически не включается в работу и их необходимо округлять, что способствует лучшему использованию материала сверла, снижает концентрацию напряжений и повышает сопротивление кручению.

Для уменьшения трения сверла о поверхность отверстия на его зубьях по всей длине срезается спинка с оставлением небольшой шлифованной ленточки. Ленточка служит для направления сверла в процессе работы. На величине приблизительно равной половине подачи кромка ленточки, примыкающая к главным режущим кромкам, выполняет роль вспомогательной кромки и формирует поверхность отверстия. На этом участке направляющая ленточка служит вспомогательной задней поверхностью с задними углами, равными нулю.

Ширина направляющей ленточки оказывает значительное влияние на работу сверла. С увеличением ширины ленточки улучшается направление сверла, что благоприятно сказывается на его работе. Однако в этом случае возрастает трение их о стенки отверстия, что увеличивает интенсивность износа сверл и понижает их стойкость.

Опыты показывают, что с повышением жесткости сверл, например за счет роста диаметра сердцевины, увеличение ширины ленточки существенно не влияет на виброустойчивость и направление сверла в отверстии. В этом случае можно выбирать небольшие значения ширины направляющей ленточки. Однако при чрезмерно малых величинах ширины ленточки, особенно при обработке труднообрабатываемых материалов, прочность направляющих ленточек в зоне резания настолько снижается, что происходит их быстрое разрушение, увеличивается зона трения и стойкость инструмента снижается.

Стандартные сверла универсального назначения диаметром 0,25-0,5 мм имеют полностью шлифованную спинку, т. е. у них ширина ленточки равна ширине зуба. У сверл диаметром от 1 до 50 мм ширина ленточек колеблется от 0,2 /ш до 2 мм.

С целью увеличения точности обработки отверстий применяют сверла с четырьмя ленточками по две на каждом зубе. У таких сверл ширина дополнительной ленточки берется на 30-40% меньше ширины основной ленточки.

Для уменьшения трения ленточек о стенки отверстия диаметр сверла уменьшают по направлению к хвостовику, т. е. выполняют сверла с обратной конусностью. Опыты показывают, что с увеличением обратной конусности стойкость сверл первоначально возрастает, а затем, достигнув максимального значения, снижается. Это происходит в результате уменьшения трения сверла о стенки отверстия. Дальнейшее увеличение об¬ратной конусности не влияет на трепне сверла о стенки отверстия, а ослабляет режущие кромки на периферии сверла, что способствует возрастанию интенсивности износа. Обратная конусность вли¬яет на направление сверла, т. е. на жест¬кость и виброустойчивость системы, что особо важно для сверл малого диаметра. У них, как показывают опыты, целесообразно выбирать уменьшенные значения обратной конусности. Степень влияния обратной конусности зависит от величины других параметров, влияющих на жесткость сверла. Поэтому у сверл с утолщенной сердцевиной можно выбирать увеличенные величины обратной конусности.

Для стандартных сверл универсального назначения на 100 мм длины:

Указанные величины обратной конусности можно принимать и при проектировании специальных сверл.

Для сверления отверстий под штифты конусностью 1:50 применяют конические сверла (рис. 54).

Кромка ленточки таких сверл имеет прямую конусность, соответствующую конусности просверленного отверстия, выполняет роль режущей кромки и формирует коническую поверхность отверстия. Поэтому у конических сверл, на ленточках по всей их длине затачивается задний угол величиной 8-18°, подтачивается поверхность винтовой канавки и создается передний угол. На ленточках в шахматном порядке выбираются стружкоразделительные канавки с шагом 8-12 мм.

Длина рабочей части сверла существенно влияет на его устойчивость в процессе сверления и стойкость. Исследования показывают, что с увеличением в определенных пределах длины сверла стойкость его уменьшается примерно по закону прямой, после чего наблюдается резкое падение стойкости. Влияние длины сверла на его стойкость особенно заметно на сверлах малого диаметра, у которых соотношение длины рабочей части к диаметру достигает величины 15- 20, а также при сверлении труднообрабатываемых материалов. При сверлении конструкционных сталей и чугунов стойкость при увеличении длины вылета сверла снижается в меньшей мере. Очевидно резкое уменьшение стойкости соответствует критическому значению допустимой нагрузки, возникающей в результате действия осевого усилия и крутящего момента на устойчивость сверла.

Известно, что величины усилий резания, действующих на сверло , зависят от принятых режимов резания. Поэтому необходимо при выборе режимов сверления учитывать длину вылета сверла и соответственно уменьшать скорость и подачу при возрастании длины вылета сверла. При сверлении труднообрабатываемых материалов усилия резания имеют увеличенные значения и соответственно этому уменьшаются возможные допустимые величины вылета сверла.

С точки зрения стойкости во всех случаях целесообразно применять сверла с минимально возможной длиной вылета. Следует учитывать, что при большом выходе из строя сверл за счет их поломок уменьшение длины вылета сверла повышает стойкость и работоспособность инструмента.

Для установки и закрепления в шпинделе станка спиральные сверла наиболее часто имеют цилиндрический или конический хвостовик. Цилиндрический хвостовик наиболее прост в изготовлении, сверла с цилиндрическим хвостовиком могут устанавливаться в шпиндель сверильного станка с помощью разрезной конической переходной втулки с цилиндрическим центральным отверстием. При установке такой втулки в шпиндель станка она сжимается и плотно охватывает хвостовик инструмента. Используются также специальные цанговые или кулачковые патроны.

Закрепление сверла и передача крутящего момента осуществляется в этом случае за счет трения цилиндрической поверхности хвостовика и соприкасающихся с ней элементов патрона. При повышенных скоростях резания, во избежание проворачивания сверла в патроне во время сверления, применяют сверла с поводком, выполненным в виде двух плоскостей (лысок). Из-за недостаточной силы зажима цилиндрический хвостовик применяется только для сверл диаметром до 20-25 мм.

Наибольшее распространение получили сверла с коническим хвостовиком, устанавливаемые в коническое отверстие шпинделя станка. Если размеры конического хвостовика меньше чем у отверстия шпинделя, используются переходные втулки. Конический хвостовик сверла заканчивается лапкой, которая предназначается только для облегчения выталкивания инструмента из шпинделя клином и не должна воспринимать усилия резания, возникающего при сверлении.

Угол при вершине 2φ=118° и угол наклона винтовой канавки ω=27°.

Угол при вершине 2φ - угол между главными режущими кромками сверла. С уменьшением 2φ увеличивается длина режущей кромки сверла, что приводит к улучшению условий теплоотвода, и, таким образом, к повышению стойкости сверла. Но при малом 2φ снижается прочность сверла, поэтому его значение зависит от обрабатываемого материала. Для мягких металлов 2φ=80…90°. Для сталей и чугунов 2φ=116…118°. Для очень твердых металлов 2φ=130…140°.

Угол наклона винтовой канавки ω - угол между осью сверла и касательной к винтовой линии ленточки. Чем больше наклон канавок, тем лучше отводится стружка, но меньше жёсткость сверла и прочность режущих кромок, так как на длине рабочей части сверла увеличивается объём канавки. Значение угла наклона зависит от обрабатываемого материала и диаметра сверла (чем меньше диаметр, тем меньше ω).

Передний угол γ определяется в плоскости, перпендикулярной режущей кромке, причём его значение меняется. Наибольшее значение он имеет у наружной поверхности сверла, наименьшее - у поперечной кромки.

Задний угол α определяется в плоскости, параллельной оси сверла. Его значения так же, как и переднего угла, изменяются. Только наибольшее значение он имеет у поперечной кромки, а наименьшее - у наружной поверхности сверла.

Угол наклона поперечной кромки ψ расположен между проекциями главной и поперечной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла. У стандартных свёрл ψ=50…55°.

Переменные значения углов γ и α создают неодинаковые условия резания в различных точках режущей кромки.

1. Углы сверла в процессе резания

Углы сверла в процессе резания отличаются от углов в статике, так же, как и у резцов. Плоскость резания в кинематике получается повёрнутой относительно плоскости резания в статике на угол μ, и действительные углы в процессе резания будут следующими:

1. Классификация свёрл

Некоторые виды свёрл: A - по металлу; B - по дереву; C - по бетону; D - перовое сверло по дереву; E - универсальное сверло по металлу или бетону; F - по листовому металлу; G - универсальное сверло по металлу, дереву или пластику. Хвостовики: 1, 2 - цилиндрический; 3 - SDS-plus; 4 - шестигранник; 5 - четырёхгранник; 6 - трёхгранник; 7 - дляшуруповёртов.

По конструкции рабочей части бывают:

Спиральные (винтовые) - это самые распространённые свёрла, с диаметром сверла от 0,1 до 80 мм и длиной рабочей части до 275 мм широко применяются для сверления различных материалов.

• Конструкции Жирова - на режущей части имеются три конуса с углами при вершине: 2φ=116…118°; 2φ0=70°; 2φ0"=55°. Тем самым длина режущей кромки увеличивается, и условия отвода тепла улучшаются. В перемычке прорезается паз шириной и глубиной 0,15D. Перемычка подтачивается под углом 25° к оси сверла на участке 1/3 длины режущей кромки. В результате образуется положительный угол γ≈5°.

Плоские (перовые) - используются при сверлении отверстий больших диаметров и глубин. Режущая часть имеет вид пластины (лопатки), которая крепится в державке или борштанге или выполняется заодно с хвостовиком.

Для глубокого сверления (L≥5D) - удлинённые винтовые свёрла с двумя винтовыми каналами для внутреннего подвода охлаждающей жидкости. Винтовые каналы проходят через тело сверла или через трубки, впаянные в канавки, профрезерованные на спинке сверла.

• Конструкции Юдовина и Масарновского - отличаются большим углом наклона и формой винтовой канавки (ω=50…65°). Нет необходимости частого вывода сверла из отверстия для удаления стружки, за счет чего повышается производительность.

Одностороннего резания - применяются для выполнения точных отверстий за счёт наличия направляющей (опорной) поверхности (режущие кромки расположены по одну сторону от оси сверла).

• Пушечные - представляют собой стержень, у которого передний конец срезан наполовину и образует канал для отвода стружки. Для направления сверла предварительно должно быть просверлено отверстие на глубину 0,5…0,8D.

  Ружейные - применяются для сверления отверстий большой глубины. Изготовляются из трубки, обжимая которую, получают прямую канавку для отвода стружки с углом 110…120° и полость для подвода охлаждающей жидкости.

Кольцевые - пустотелые свёрла, превращающие в стружку только узкую кольцевую часть материала.

Центровочные - применяют для сверления центровых отверстий в деталях.

По конструкции хвостовой части бывают:

Цилиндрические

Конические

Четырёхгранные

Шестигранные

Трёхгранные

По способу изготовления бывают:

Цельные - спиральные свёрла из быстрорежущей стали марок Р9, Р18, Р9К15 диаметром до 8 мм, либо из твёрдого сплава диаметром до 6 мм.

Сварные - спиральные свёрла диаметром более 8 мм изготовляют сварными (хвостовую часть из углеродистой, а рабочую часть из быстрорежущей стали).

Оснащённые твёрдосплавными пластинками - бывают с прямыми, косыми и винтовыми канавками (в том числе с ω=60° для глубокого сверления).

Со сменными твердосплавными пластинами - так же называются корпусными (оправку, к которой крепятся пласты, называют корпусом). В основном, используются для сверления отверстий от 12 мм и более.

Со сменными твердосплавными головками - альтернатива корпусным сверлам.

Сверление является одним из самых распространённых методов получе­ния отверстия. Режущим инструментом служит сверло, с помощью которого получают отверстие в сплошном материале или увеличивают диаметр ранее просверленного отверстия (рассверливание). Движение резания при свер­лении - вращательное, движение подачи - поступательное. Режущая часть сверла изготовляется из инструментальных сталей (Р18, P12, P6M5 и др.) и из твердых сплавов. По конструкции различают свёрла: спиральные, с прямыми канавками, перовые, для глубоких отверстий, для кольцевого сверления, центровочные и специальные комбинированные. К конструктив­ным элементам относятся: диаметр сверла D , угол режущей части (угол при вершине), угол наклона винтовой канавки w, геометрические пара­метры режущей части сверла, т.е. соответственно передний g и задний a углы и угол резания d, толщина сердцевины d (или диаметр сердцевины), толщина пера (зуба) b , ширина ленточки f , обратная конусность j 1 , форма режущей кромки и профиль канавки сверла, длина рабочей части l o , общая длина сверла L .

Рис. 5.10. Передний и задний углы сверла

Наибольшее значение угол g имеет на периферии сверла, где в плос­кости, параллельной оси сверла, он равен углу наклона винтовой канавки w. Наименьшее значение угол g имеет у вершины сверла. На поперечной кромке угол g имеет отрицательное значение, что создаёт угол резания больше 90°, а, следовательно, и тяжелые условия работы. Такое резкое из­менение переднего угла вдоль всей длины режущей кромки является боль­шим недостатком сверла, так как это вызывает более сложные условия об­разования стружки. На периферии сверла, где небольшая скорость резания и наибольшее тепловыделение, необходимо было бы иметь и наибольшее те­ло зуба сверла. Большой же передний угол уменьшает угол заострения, что приводит к более быстрому нагреву этой части сверла, а, следова­тельно, и к наибольшему износу.

Задний угол a - угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке к окружности ее вращения вокруг оси сверла. Этот угол принято рассматри­вать в плоскости, касательной к цилиндрической поверхности, на которой лежит рассматриваемая точка режущей кромки.

Для точки, находящейся на периферии сверла, задний угол в нормаль­ной плоскости Б-Б может быть определён по формуле

tga н =tga sinj (5.15)

Действительное значение заднего угла во время работы иное по срав­нению с тем углом, который мы получили при заточке и измерили в стати­ческом состоянии. Это объясняется тем, что сверло во время работы не только вращается, но и перемещается вдоль оси. Траекторией движения точки будет не окружность (как это принимают при измерении угла), а некоторая винтовая линия, шаг которой равен подаче свёрла в миллимет­рах за один его оборот. Таким образом, поверхность резания, образуе­мая всей режущей кромкой, представляет собой винтовую поверхность, касательная к которой и будет действительной плоскостью резания.

Рис. 5.12. Углы режущих кромок сверла в процессе резания

Он меньше угла, измеренного в статическом состоянии, на некоторую величину m:

a’= a - m (5.16)

tgm =s /pD (5.17)

Чем меньше диаметр окружности, на которой находится рассматривае­мая точка режущей кромки, и чем больше подача s тем больше угол m и меньше действительный задний угол a’.

Действительный же передний угол в процессе резания g’ соответс­твенно будет больше угла g измеренного после заточки в статическом состоянии:

g’=g +m (5.18)

Чтобы обеспечить достаточную величину заднего угла в процессе ре­зания в точках режущей кромки, близко расположенных к оси сверла, а также для получения более или менее одинакового угла заострения зуба вдоль всей длины режущей кромки, задний угол заточки делается: на пе­риферии 8 -14°, у сердцевины 20 - 27°, задний угол на ленточках сверла 0°.

Кроме переднего и заднего углов, сверло характеризуется углом наклона винтовой канавки w, углом наклона поперечной кромки y, углом при вершине 2j, углом обратной конусности j 1 . Угол w = 18-30°, y=55°, j 1 = 2-3°, у свёрл из инструментальных сталей 2j = 60-140°.

Спиральное сверло имеет ряд особенностей, отрицательно влияющих на протекание процесса стружкообразования при сверлении:

а) уменьшение переднего утла, в различных точках режущих кромок по мере приближения рассматриваемой точки к оси сверла,

б) неблагоприятные условия резания у поперечной кромки (так как
угол резания здесь больше 90°),

в) отсутствие заднего угла у ленточек сверла, что создает большое
трение об обработанную поверхность.

Для облегчения процесса стружкообразования и повышения режущих свойств сверла производят двойную заточку сверла и подточку перемычки и ленточки.

Рис. 1 Части сверла

Основные части сверла. Режущая часть (рис.1). Калибрующая (направляющая, транспортирующая) часть. Эти две части образуют рабочую часть сверла. Соединительная часть (шейка). Хвостовая часть.

Рабочая часть совместно с режущей и калибрующей частями образует две винтовые канавки и два зуба (пера), обеспечивающих процесс резания.

Калибрующая часть сверла, предназначенная для удаления стружки из зоны резания. Калибрующая часть по всей своей длине имеет ленточку и совместно с ней служит для направления сверла в отверстии.

Шейка у сверл служит для выхода шлифовального круга, а также для маркировки сверл.

Хвостовая часть бывает цилиндрической или конической с конусом Морзе. На конце хвостовой части имеется поводок или лапка.

Конструктивные элементы сверла

Сверло имеет сложную конструкцию и характеризуется диаметром и длиной сверла, шириной и высотой ленточки, диаметром спинки, центральным углом канавки, шириной зуба (пера) и диаметром (толщиной) сердцевины.

Диаметр сверла (d) . Выбор диаметра сверла зависит от технологического процесса получения данного отверстия.

Ленточка сверла. Обеспечивает направление сверла в процессе резания, уменьшает трение об поверхность отверстия и уменьшает теплообразование.

Ширина ленточки бывает от0,2–2 мм в зависимости от диаметра сверла. Ширину ленточки выбирают:

при обработке легких сплавов равной

f =1,2+0,2682 ln { d -18+[(d -18) 2 +1] 1/2 } ;

при обработке других материалов

f =(0,1…0,5) d 1/3 .

Высота ленточки обычно составляет 0,025 d мм.

Для уменьшения трения при работе на ленточках делают утонение по направлению к хвостовику, т.е. обратную конусность по диаметру на каждые 100 мм длины. Для быстрорежущих сверл обратная конусность по диаметру составляет 0,03-0,12 мм. Для твердосплавных сверл – 0,1-0,12 мм.

Сердцевина сверла влияет на прочность и жесткость, характеризуется диаметром сердцевины –d о . Величина диаметра сердцевины выбирается в зависимости от диаметра сверла. Для повышения жесткости и прочности сверла его сердцевина утолщается к хвостовику на 1,4-1,8 мм на каждые 100 мм длины.

Перемычка сверла оказывает влияние на процесс резания.

Режущие элементы сверла. Рабочая часть сверла (см. рис.) имеет шестьлезвий (режущих кромок). Двеглавные режущие кромки (1-2, 1’-2’). Двевспомогательных кромки (1-3, 1’-3’) расположенных на калибрующей части и служащие для направления сверла в процессе работы. Двепоперечные кромки (0-2, 0-2’) образующие перемычку. Все эти лезвия расположены на двух зубьях и имеют непрерывную пространственную режущую кромку, состоящую из пяти разнонаправленных отрезков (3-1, 1-2, 2-2’, 2’-1’, 1’-3’).

Геометрические параметры сверла

Угол при вершине сверла - 2  . Для быстрорежущих сверл 118-120 о, для твердосплавных 130-140 о. Угол влияет на производительность и стойкость сверла, на силы резания, длину режущей кромки и элементы сечения стружки.

Угол наклона поперечного лезвия (перемычки)- ( =50-55 о ).

Угол наклона винтовых канавок сверла  оказывает влияние на прочность, жесткость сверла и стружкоотвод.

Рекомендуется для хрупких материалов  = 10-16 о, для обработки материалов средней прочности и вязкости - = 25-35 о, для обработки вязких материалов - = 35-45 о.

Угол наклона винтовой канавки в данном сечении  х определяется по формуле

где r – радиус сверла;

r х – радиус сверла в рассматриваемой точке.

Шаг винтовых канавок р .

где D – диаметр сверла.

Диаметр сердцевины сверла – d o или К принимают равнымК =(0,125…0,145) D .

Для упрочнения инструмента диаметр К увеличивается к хвостовику сверла на 1,4 – 1,8 мм на 100 мм длины.

Диаметр спинки зуба сверла q выбирают по зависимостиq = (0,99…0,98) D .

Профиль стружечных канавок.

Угол стружечной канавки θ при обработке легких сплавов равен 116 о, других материалов 90…93 о.

Радиусы дуг , образующих профиль винтовой канавки сверла принимаются равнымиR к =(0,75…0,9) D , r к =(0,22…0,28) D , а центры дуг лежат на прямой, проходящей через центр поперечного сечения сверла.

Ширина пера. Различают ширину пера в нормальном к оси сечениюВ о и в сечении, нормальном направлению стружечной канавкиВ , которую указывают на чертеже инструмента. Ширину пераВ о определяют в нормальном к оси сверла сечении по формуле:

Передний угол главных режущих кромок  . Угол является величиной переменной, наибольшее его значении на периферии сверла, а наименьшее – в центре. Угол может быть определен в нормальномN - N ( N ) сечении. Максимальное значение находится по формуле

Передние углы на поперечной режущей кромке имеют большие отрицательные значения (могут достигать -60 о). Меняются по длине кромки. Наибольшее значение в центре сверла.

Это приводит к следующему: режущая кромка не режет, а вдавливается в металл. На это тратится 65% осевой силы резания и 15% крутящего момента. Для уменьшения осевой силы уменьшают угол при вершине сверла, при этом крутящий момент возрастает и улучшаются его режущие свойства.

Задний угол главных режущих кромок -  образуется на режущей части сверла на главных и поперечных режущих кромках. Является переменным и измеряется в нормальном и цилиндрическом сечениях.

Минимальное значение принимает на периферии сверла, максимальное – в центре. Эпюра углов показана на рисунке. Для сверл из быстрорежущих сталей принимается  = 8-15 о. Для твердосплавных = 4-6 о.

Изменение передних и задних углов в процессе резания. В процессе резания передние и задние углы меняются и отличаются от углов заточки. Их называют кинематическими или действительными углами резания. Наибольшее значение при сверлении имеет кинематический задний угол.

Кинематический задний угол  к изменяется вдоль главной режущей кромки сверла. Зависит от подачи и радиуса рассматриваемой точки режущего лезвия. Для обеспечения достаточного значения заднего угла в процессе резания его делают переменным вдоль режущей кромки. На периферии 8-14 о, а у сердцевины 20-25 о в зависимости от диаметра сверла.

Формы задней поверхности сверл. Различают одноплоскостные и двухплоскостные формы задней поверхности.

Оформление зад­ней поверхности по плоскости. Это наи­более простой одноплоскостной способ заточки сверл, при нем необходи­мо иметь задние углы не менее 20 - 25°. При этом способе заточки значения зад­него угла  зависят от угла при вершине сверла2  и заднего угла на периферии .

Недостатком таких сверл является прямолинейная поперечная кромка, кото­рая при работебез кондуктора не обеспе­чивает правильного центрирования сверла.

К
двухплоскостной форме задней поверх­ности сверл относится коническая, цилиндрическая и винтовая форма задней поверхности.

Такая форма задней поверх­ности позволяет получить независимые значения заднего угла на периферии  , угла при вершине2  и угла наклона поперечной кромки .

Коническая форма задней поверхности сверла является участком конической по­верхности.

Для образования задних углов вершина конуса смещается относительно оси сверла на вели­чину Н , равную или больше радиуса пере­мычки, иось конуса наклонена к продоль­ной оси сверла под углом .

Ци­линдрическая форма задней поверхности сверла является участком цилиндрической поверхности. Этот метод применяют редко.

Винтовая форма задней поверхности сверла является развертывающейся винто­вой поверхностью. Она позволяет полу­чить рациональное распределение значений задних углов и более выпуклую поперечную кромку сверла, что улучшает самоцентрирование сверла при работе.

У таких сверл увеличиваются значения задних углов на поперечной режущей кромке, что приво­дит к уменьшению осевых нагрузок. Большим преимуществом винтовой заточки является возможность автоматизации процесса заточки.

Сверло – это металлический слесарный режущий инструмент, крайне необходимый для получения аккуратных округлых отверстий разных глубин и диаметров в твердых материалах.

Само по себе сверло в руке человека, конечно, просто инструментальная часть, вручную им воспользоваться банально невозможно. Сверло вставляется в дрель или перфоратор, которые придают сверлу необходимую вращательную силу. В 21 веке весь инструмент уже имеет электрический привод, достаточно легонько нажать на клавишу и двигатель инструмента за секунды обеспечит выполнение поставленной задачи. А когда-то дрели были ручные. Но сейчас не о них. Так вот, сверла способны не только проделать новое отверстие (просверлить/сверление), но и расширить уже существующее (это уже называется рассверлить/рассверливание) либо увеличить глубину (засверлить/засверливание). На этом общая часть о сверлах как бы и заканчивается, потому как название то одно – сверло, но его назначения самые разные, его конструкционные формы, металл изготовления и рабочие материалы, покрытия – это темы для расширенного разговора.

Как природные стихии подразделяются на воду, воздух, землю и огонь, так сверлам подвластны дерево, металл, бетон и стекло. Чтобы твердый материал «победить» и сделать это очень аккуратно, не разрушив ни рабочую поверхность, ни сам инструмент, специально разрабатывались конструкции свёрл под каждый.

Но прежде, чем подробнее рассмотреть эти 4 типа свёрл, сначала стоит коснуться основных параметров, конструкционных видов.

Итак, разновидности сверла по видам и формам:

- сверло ВИНТОВОЕ или спиральное, название говорит само за себя, рабочая часть сверла выполнена в виде двух зубьев, завитых по спирали, вращаясь сверло словно вгрызается в материал, выталкивая на поверхность стружку. Используется чаще всего в быту и при ремонтных работах, имеет длину до 27,5 см, а диаметр сверла разнится от 0,1мм до 8см. Спиральным сверлом можно работать прежде всего по дереву, но не только по нему. Спиральные сверла по дереву, металлу и бетону отличаются прежде всего формой наконечника.

- сверло ПЕРЬЕВОЕ или перовое (перка), название тоже определено формой, это плоское сверло, режущая часть напоминает пику и далее лопатку, предназначено для высверливания глубоких и больших отверстий.

- сверло КОЛЬЦЕВОЕ или корончатое, за счет того, что внутри оно полое, получается высверливать отверстия в виде окружностей или иначе «кольца», их еще называют коронка. Высверливается коронка зубьями, количество которых от 3 до пары десятков, в зависимости от вида сверла, его диаметра.

- сверло ЦЕНТРОВОЧНОЕ это особая группа, применяют для сверления и обработки центровых отверстий в особо прочных материалах, отличаются небольшими показателями длины и диаметров.

- сверло ОДНОСТОРОННЕГО РЕЗАНИЯ применяют для обеспечения особо точного размера, просто идеального. Это сверло режет только одной стороной.

- сверло КОНУСНОЕ применяется для тонких материалов, к примеру листового металла до 4мм или пластика, или гипсокартона. Обеспечивают точность отверстий и заменяют собой целый ряд инструментов (к примеру, ступенчатые сверла), не требуется центрирующий элемент. Наконечник сверла имеет очень острую форму и легко врезается в материал даже повышенной плотности, скорость вращения высока. Конусным сверлом можно не только высверлить новое отверстие, но и отшлифовать старое. А еще конусное сверло возможно применять не только в мощном профессиональном инструменте, но и в портативном, и даже в ручном.

Свёрла ДЛЯ ГЛУБОКОГО СВЕРЛЕНИЯ: выделим подгруппу специальных свёрл, которые необходимы для сверления отверстий большой глубины и серьезных диаметров, к примеру, когда диаметр необходимого отверстия равен 5-7, а то всем десяти диаметрам самого сверла. Это очень трудоёмкий процесс, учитывая объём работы, твёрдость материала, необходимость очистки отверстия выводом стружки из него и охлаждения накаливаемого сверла, при этом соблюсти максимальную точность направления и избежать заклинивания. Эти сверла имеют два винтовых канала либо внутри сверла, либо в припаянных трубках, по которым подается специальная охлаждающая жидкость.

- ПУШЕЧНОЕ (опалубочное, монтажное)

- РУЖЕЙНОЕ (самые совершенные сверла именно для глубинного сверления, но имеют только одну режущую кромку)

- ШНЕКОВОЕ (обеспечивают хорошую очистку от стружки)

- МНОГОКРОМОЧНОЕ (имеет четыре кромочные ленточки)

Хвостовик сверла может иметь форму: цилиндра, конуса, 3-х, 4-х или 6-тигранников или SDS типов

Методы изготовления сверла:

Цельно-металлическое: когда при диаметре до 8мм весь инструмент изготовлен из цельного металлического сырья или из сплавов (тогда до 6мм), но так же цельно. Марки сталей, используемых для этих свёрл Р9, Р9К15, Р18 и называется быстрорежущая сталь.

Сварное: при диаметре инструмента более 8мм используется сварочный метод, который соединяет хвостовую часть из углеродистой стали с режущей частью из стали быстрорежущей.

Для работы по хрупким и невысокой прочности материалам используются сверла с элементами из особо твердых сплавов (пластины, зубья, наконечники...в том числе сборные сверла) и абразивного напыления (алмазная крошка).

Сверла имеют разные формы исполнения, их десятки. Наконечники от очень острого до совершенно тупого Режущие стороны от одной до нескольких. Канавки могут быть винтовыми и прямыми, скошенными и совсем без них. Назначение сверла напрямую зависит от поставленных рабочих задач. К примеру, по форме и размеру требуемого отверстия сверло может быть квадратного, цилиндрического, конического или ступенчатого типов.

Покрытие сверла

Алмазная крошка. Равных им по прочности на планете Земля нет. Самые прочные свёрла хороши при работе с природным камнем, керамогранитом.

TiCN карбонитрид титана

TiAlN титано-алюминиевый нитрид

TiN нитрид-титановое керамическое покрытие тоже достаточно прочное, хоть и уступающее двум собратьям выше, которые продлевают срок эксплуатации инструмента минимум в 5 раз, но все же тройной срок тоже отлично! Точить сверла с такими покрытиями нельзя иначе будет утрачен весь смысл.

Оксидная плёнка. Самый бюджетный вид покрытия, позволяющее сохранять инструмент от коррозии и позволяет избегать перегрева. Срок службы свёрл с оксидным покрытием дольше, чем у простого необработанного сверла.

Сверло по металлу

При работе со сталью, чугуном, цветными металлами используются винтовые (спиральные) свёрла. Сверло врезается в метал и по канавкам выводится стружка. Имея одну форму рабочей поверхности, сверла по металлу отличаются формой хвостовой части или хвостовика. Это может быть и шестигранник, и конус, и цилиндр, от формы зависит способ крепления сверла в инструмент. Отличаются сверла и по качеству металла, которое в некоторых случаях можно оценить даже просто внешне, по цвету свёрл. Непривлекательный серый цвет имеют изделия невысокого качества. Так называемое классическое недорогое сверло

А черный цвет, наоборот, уже говорит о прочности, так как по технологии производства сверло в конце подверглось обработке перегретым паром. А инструмент, обработанный способом отпуска, имеет лёгкий золотой оттенок. Свёрла с явной позолотой покрыты нитридом титана, что делает его в разы дороже простеньких свёрл, но и долговечным за счет снижения показателей трения.

Твердосплавные материалы невозможно «победить» мягким сверлом, соответственно по жаропрочной стали и иным металлам работают твердосплавным сверлом. Не так давно появилось такое отличное конструкционное решение свёрл как ступенчатые. Идеально для тонких листовых материалов. Сверло дает отверстия от 0,4 мм до 3,6см. Купить сверло по металлу в Москве можно в ВоКа групп.

Сверло по дереву

Со сверлом по дереву знаком чуть ли не каждый человек в стране (не беремся судить обо всем мире, но и это похоже на правду). Небольшие и неглубокие дырочки в деревянной плите успешно делают обычные спиральные сверла по металлу с диаметром до 12мм. Но если задача состоит в обеспечении более крупных отверстий, то уже нужна точность и специальный для этого инструмент из легированной и углеродистой стали (по металлу эти марки стали не работают). ВоКа групп предлагает сверла по дереву:

Сверло спиральное по дереву обеспечивает аккуратные отверстия малого и среднего диаметров (если брать сверло по металлу, то отверстие получится не столь аккуратным, с шероховатостями)

Сверло винтовое или витое обеспечит достаточно глубокое и очень гладкое отверстие за счет острой кромки и вывода стружки по типу шнека.

Сверло перьевое обеспечивает отверстия диаметром до 25мм и там, где допустимы неаккуратность и относительная неточность. Но цена этого сверла очень невысока, поэтому оптимальный вариант для многих работ.

Сверло кольцевое или коронка по дереву обеспечивает ровненькие отверстия диаметром до 100мм. Коронки по дереву обычно продаются комплектно, куда входят несколько диаметров коронок и один хвостовик для их насадки, а также центровочное сверло и оправка.

Сверло Форстнера способно обеспечить идеально аккуратное углубление или иначе говоря «глухое отверстие» в деревянной плите и других относительно мягких материалах (ламинат, паркет, ДСП, пластик и др) за счет режущих округлых кромок и внутренних резцов, убирающих стружку и не допускающих сколов. Для центрирования в сверле есть острие. Стоит отметить, что Бенжамин Форстнер создал свё сверло более 120 лет назад и с тех пор оно, конечно же, видоизменилось. Но принцип работы тот же. Современное сверло Форстнера вытащивается из углеродистой стали, имеет очень толстые стенки режущей части, что увеличивает время нагрева при работе и срок эксплуатации инструмента в целом. Сверло Форстнера купить в Москве можно под заказ в Вока групп.

Сверло-долото итли сверло с долбняком применяется по древесине, когда необходимо буквально выдолбить отверстия квадратной или прямоугольной формы.

Сверло по бетону/кирпичу

Чтобы успешно и по возможности максимально комфортно (сильные вибрации отнимают силы) работать комфортно по камню, бетону, кирпичу, то есть поверхностям повышенной плотности и твердости, нужно выбирать сверло с наконечником, усиленным победитом. Он специально напаивается из сплава особого состава. Как основной инструмент используется перфоратор, а сверлится отверстие ударно-вращательно. Отверстия небольшого диаметра сверлятся шнековыми сверлами, наконечник сверла по бетону отличается тупой формой.

А отверстия больших диаметров нужно сверлить коронкой, режущая часть которой оснащена специальными впаянными зубьями твёрдого сплава. Коронка фиксируется в перфоратор и при работе используется режим ударного бурения. Алмазное напыление сверла так же вполне подходит, но уже при безударном режиме с охлаждением водой или сухим бурением .

Название «Победитовое сверло» еще не говорит о том, что все они одинаковы, по качеству в том числе. Победит как и любое сырье различается по маркам. Сплав средней мягкости и вовсе мягкий годны для работ по кирпичу и по бетону, а вот для гранита уже никак не подходит, там нужен победит высокого уровня твердости, ну или как минимум среднего. Купить свёрла по бетону и кирпичу можно в Москве, заказать свёрла в ВоКа групп.

Сверло по стеклу/керамике/керамограниту

Чтобы не разрушить полотно стекла, работать по нему нужно с осторожностью и сверлами типа коронок и копья. Наконечник копьеобразного сверла сделан из карбида вольфрама или из победита. Округлые отверстия успешно высверливают коронки с алмазным напылением. Очень-очень осторожно при уверенности в своих навыках по стеклу можно сверлить и инструментом по бетону, но сверло обязательно должно быть очень острым. Можно купить копьевидное сверло в Москве в ВоКа групп. Купить трубчатое сверло с алмазным напылением можно в Москве в ВоКа групп. Купить коронку по стеклу и плитке можно в Москве в ВоКа групп.

Копьевидное сверло по керамической плитке

Трубчатое сверло с абразивным/алмазным напылением

Кольцевое сверло или коронка по плитке и стеклу имеет в основе ту же форму, что и по бетону и кирпичу, но режущая часть сверла не имеет зубьев, оно имеет ровный край с нанесенным алмазным напылением.

По кафелю работают специальными сверлами – балеринами . Удобно, если в плитке нужно вырезать «окошко» определенного диаметра (выставляется по принципу циркуля). Работать при этом нужно аккуратно, без лишнего давления и на малых оборотах. Купить сверла-балеринки можно в Москве в ВоКа групп.

Сверло универсальное

Есть и такие, да. Для отделочно-ремонтных работ ВоКа групп предлагает купить в Москве свёрла с хитроватой заточкой (её называют универсальной), которые успешно работают и с бетоном, и с алюминием, и со сталью, и с пластиком, и с деревом…их так и называют «сверло-универсал». У него и заточка хитрая, которая, кстати, тоже называется универсальной.

Пресс-служба группы компаний ВоКа