Затачиваем свёрла правильно. Статья №92. 25.12.18

Элементы сверла

Формы хвостовиков

Виды свёрл

Покрытия

Материал режущей части

Контролируем углы

Затачиваем сверло правильно

Как увеличить стойкость сверла?

Оптимизируем режимы резания

Сверление ручной электродрелью

Заключение

1. ЭЛЕМЕНТЫ СВЕРЛА

Спиральное сверло состоит из рабочей части и хвостовика, разделенных шейкой. Чтобы сверло не заклинивало в отверстии, его рабочая часть имеет обратный конус 0,02 - 0,08 мм / 100 мм.

Сверло с коническим хвостовиком. Рабочую часть сверла образуют два спирально закрученных зуба, разделенных канавками для выхода стружки.

Передней называется поверхность инструмента, по которой сходит стружка.

Задняя поверхность инструмента всегда обращена к обработанной поверхности детали.

Пересечение передней и главной задней поверхностей зуба образует режущую кромку.

Пересечение главных задних поверхностей образует поперечную кромку или перемычку.

Ленточка — узкая часть цилиндрической образующей поверхности наружного диаметра сверла. Пересечение ленточки со стружечной канавкой образует вспомогательную режущую кромку. Ленточка участвует в процессе резания и калибрования отверстия.



Сверло с коническим хвостовиком.














2. ФОРМЫ ХВОСТОВИКОВ

Свёрла с коническим хвостовиком используют при сверлении на станке. Хвостовик плотно загоняют (иногда при помощи переходных втулок) в пиноль задней бабки токарного станка. Самотормозящий конус Морзе обеспечивает плотное сцепление инструмента с пинолью и не дает сверлу проворачиваться под действием сил резания.

Сверло с коническим хвостовиком.









Свёрла с цилиндрическим хвостовиком закрепляют в трёхкулачковом патроне. Такие самоцентрирующие патроны устанавливают на ручных и электрических дрелях.

Сверло с цилиндрическим хвостовиком.










Сверла с шестигранным хвостовиком предназначены для патронов шуруповёртов, однако их можно использовать и в обычных трехкулачковых патронах.

Сверло с шестигранным хвостовиком.










В зависимости от обрабатываемого материала (металл, дерево, бетон), рабочие поверхности свёрл имеют разную геометрию.


3. ВИДЫ СВЁРЛ

По конструкции рабочей части сверла делят на спиральные, перовые, центровочные, ружейные (пушечные), кольцевые, специальные (фасонные).

В зависимости от направления вращения существуют правые и левые свёрла.

По форме получаемого отверстия — цилиндрические, конические и специальные.

По классу точности А1 — повышенной точности, В1,В — нормальной точности.

По наличию декоративно-защитного или твёрдого покрытия.

По длине рабочей части различают сверла короткой, средней и длинной серии.

Форма хвостовика у сверла может быть конической, цилиндрической, шестигранной, квадратной и треугольной.


По материалу режущей части различают свёрла из быстрорежущей стали, легированной стали, из твёрдого сплава, из эльбора (см. фото), из алмаза.

Сверло с эльборовой вставкой.








Помимо распространённых спиральных, существуют следующие виды свёрл:


Перовое сверло («пёрка») — простейшая конструкция с плоской и короткой режущей частью. Пример — сверло по кафелю и стеклу с твердосплавной пластиной.

Сверло перовое.










Центровочное сверло — двустороннее короткое фасонное сверло для получения центровочных отверстий. В центровочные отверстия вставляется конус заднего центра токарного станка при обработке тонких и длинных деталей.

Сверло центровочное.










В пушечном и ружейном свёрлах для глубокого сверления длина сверла может в десятки раз превышать его диаметр.

Сверло пушечное.










Кольцевые свёрла для получения неглубоких отверстий большого диаметра.

Сверло кольцевое.










Фасонные и специальные сверла — комбинированные свёрла-цековки, ступенчатые свёрла для листового материала, специальные свёрла для чистовой обработки отверстий сложной конфигурации за один проход.

Сверло фасонное.










Существуют конструкции свёрл с внутренними каналами для подвода смазочно-охлаждающей жидкости СОЖ непосредственно в зону резания (см. фото).

Сверло со внутренними каналами для подвода СОЖ.










4. ПОКРЫТИЯ СВЁРЛ

Декоративно-защитные покрытия (напр., черное оксидирование или воронение) защищают инструмент от коррозии и улучшают его товарный вид.

Сверло с декоративным покрытием.










Твёрдые покрытия («золотой» нитрид титана ТiN, чёрно-фиолетовый TiAlN, серебристый CrN) снижают трение, уменьшают износ и увеличивают температурную стойкость («красностойкость») инструмента до 600 - 900°С.

Твердость нитридов TiN и карбидов титана TiC составляет 2000 — 3400 ед. по шкале Виккерса HV. Толщина покрытий 1...6 мкм. Покрытие наносят в специальных камерах на полностью заточенный инструмент.

Сверло с коническим хвостовиком.










5. МАТЕРИАЛ РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ

Самый распространённый материал для свёрл - быстрорежущая сталь («быстрорез»). Для удешевления инструмента хвостовики свёрл часто делают из конструкционной стали Сталь 45, к которым приваривают рабочую часть из более дорогого быстрореза.

Обозначение быстрорежущей стали на зарубежном инструменте - HSS (High Speed Steel). HSS-Co8 TiN – быстрорежущая сталь с добавлением 8% кобальта, покрытая нитридом титана TiN.

Самые ходовые отечественные марки быстрорежущей стали - P18, P12Ф5К5, Р9К15, Р6М5. Расшифровка обозначения Р6М5К5: Р — быстрорежущая сталь, содержит 6% вольфрама W, 5% молибдена Мо и 5% кобальта Co.

Твёрдость режущей части сверл из быстрорежущей стали должна находиться в диапазоне 62-64 HRC (см. ГОСТ 2034-80).

Для сверления твердых материалов используют сверла с напайной пластиной из твёрдого сплава. За уникальную твердость этот материал называют «Победит». Твёрдый сплав изготавливают горячим прессованием порошка карбида вольфрама с кобальтовой связкой.

Марки твёрдого сплава: ВК6, ВК8, Т15К6, ТТ7К12 (Титано-тантало-вольфрамовый твёрдый сплав). Химический состав сплава ТТ7К12: карбид вольфрама WC 81%, карбид титана TiC 4%, карбид тантала TaC 3%, кобальт Co – до 12%.

Сверла сверхмалых диаметров (1 мм и меньше) имеют рабочую часть, полностью изготовленную из твердого сплава.

Сверло с декоративным покрытием.










6. КОНТРОЛИРУЕМ УГЛЫ

Угол наклона винтовой канавки ω определяется конструкцией сверла. Для обычных спиральных сверл ω = 27° (от 18 до 30°), у свёрл для глубокого сверления доходит до 60°.

Угол при вершине у свёрл для сверления:

сталей, чугунов и твёрдой бронзы 2φ = 116 — 118°,

для пластмасс 2φ = 50 — 60°,

для оргстекла 2φ = 70°,

для эбонита 2φ = 80 — 90°,

для титановых сплавов 2φ = 90 — 120°,

для магниевых сплавов 2φ = 110 — 120°,

для закалённой стали 2φ = 125°,

для нержавейки 2φ = 125 — 140°,

для алюминия, латуни и мягкой бронзы 2φ = 130 — 140°.

Сверло с декоративным покрытием.









Главный передний угол γ – угол в главной секущей плоскости (проходящей перпендикулярно главной режущей кромке) между передней поверхностью инструмента и основной плоскостью (перпендикулярной обработанной поверхности и проходящей через главную режущую кромку).

Передний угол γ изменяется от 18…30° у периферии сверла до 0° и даже до отрицательных значений у перемычки сверла.

Нормальный задний угол α у режущей кромки сверла. Это угол между главной задней поверхностью сверла и плоскостью, проходящей через главную режущую кромку и вектор главного движения в выбранной точке на режущей кромке, измеряемый в плоскости, перпендикулярной к режущей кромке в выбранной точке. (См. ГОСТ Р 50427-92. Сверла спиральные. Термины, определения и типы.)

Задний угол α от периферии к перемычке изменяется от 6…8° (на периферии) до 25…35° (у перемычки). Оптимальное значение заднего угла на максимальном диаметре сверла составляет 8-14°. Задний угол всегда должен быть положительным.

Угол наклона поперечной кромки ψ = 50-55°. Определяется как угол между проекциями главной и поперечной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла.

7. ЗАТАЧИВАЕМ СВЕРЛО ПРАВИЛЬНО

В YouTube накопилось множество роликов, в которых авторы подробно описывают различные приспособления и приёмы заточки свёрл для получения правильного угла , а также шаблоны для его контроля.

Отметим, что «ГОСТ 2034-80 Сверла спиральные. Технические условия.» гласит, что предельные отклонения угла при вершине и заднего угла не должны быть более ±3°, а для свёрл диаметром до 3 мм и того больше: ±4° для заднего угла и ±6° для угла при вершине. Т.е. угол 2φ для сверл малого диаметра может легко «гулять» в диапазоне 12°, и это нормально.

При заточке сверла важно не столько выдержать рекомендуемые углы с высокой точностью, сколько обеспечить равенство длин режущих кромок. Если одна из кромок будет больше другой, то диаметр полученного отверстия будет больше, чем диаметр сверла.

Сверло с декоративным покрытием.









Таким образом, затачивая сверло в непроизводственных «домашних» условиях, в первую очередь нужно обеспечить:


  • Равенство длин режущих кромок для получения отверстия нужного диаметра.

  • Остроту режущих кромок. При тупых кромках сверление требует больших усилий, сверло плохо сверлит и сильно перегревается.

  • Положительный задний угол α. При отрицательном заднем угле сверло будет тереть задней поверхностью и сверлить не сможет.


Для заточки сверл из быстрорежущей стали используйте электрокорундовый шлифовальный круг, а для твердосплавныхалмазный.

Заточка спиральных свёрл ведётся по главной задней поверхности.

При заточке сверло сильно нагревается. Для быстрого охлаждения сверла опускайте его регулярно в ёмкость с водой.

Для свёрл диаметром 10 мм и более рекомендуется подточка перемычки. При определённом навыке затачивать свёрла можно без всяких специальных шаблонов и приспособлений

Рабочая часть спирального сверла.

.








8. КАК УВЕЛИЧИТЬ СТОЙКОСТЬ СВЕРЛА

а) Специальная двойная заточка и подточка перемычки.

Для повышения стойкости сверла и производительности обработки производят двойную (ступенчатую) заточку сверла под углами 2φ = 116...118° при вершине и 2φ0 = 70...90° ближе к периферии.

Подточка поперечной кромки (перемычки) снижает осевую силу и облегчает процесс сверления отверстий, уменьшает нагрев и повышает стойкость сверл. Подточку обычно делают острым углом шлифовального круга на 1/3 ширины перемычки с каждой стороны. Ось сверла при подточке располагается под углом 45° к горизонту.

б) Выбирать специальные сверла в зависимости от обрабатываемого материала. Например, сталь, чугун, цветные металлы, пластмассы и дерево сверлят обычным спиральным сверлом из быстрорежущей стали.

Для сверления кафеля, кирпича и бетона, выбирают сверло с твердосплавной режущей частью. Причем значение переднего угла может быть нулевым и даже отрицательным, поскольку эти материалы инструмент не сверлит а, скорее, выкрашивает.

в) Использовать сверла с твердым покрытием TiN, TiC и др.

г) Выбирать оптимальные режимы резания (частоту вращения и подачу) c учетом диаметра сверла, глубины сверления и обрабатываемого материала. Современный твердосплавный режущий инструмент позволяет работать на скоростях резания до 300 м/мин. Спиральные сверла — 50-70 м/мин (до 180 м/мин).

д) Подавать смазочно-охлаждающую жидкость СОЖ в зону резания.


9. ОПТИМИЗИРУЕМ РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ.

Чем меньше диаметр сверла, тем быстрее нужно его вращать И наоборот.

Как определить, какую скорость (частоту) вращения включать на дрели при сверлении конкретного материала сверлом заданного диаметра? Смотрим Таблицу рекомендованных частот вращения сверла (см. сайт sverlo.by):


Частота вращения сверла n (об/мин) при сверлении различных видов металла в зависимости от диаметра сверла Ø (мм):


Вид металла

Ø 2 мм

Ø 5 мм

Ø 10 мм

Ø 15 мм

Ø 20 мм

Скорость резания м/мин.

Нелегированная сталь

4780

1910

960

640

480

26 ... 30

Листовая сталь

4480

1780

890

590

440

26 ... 28

Нелегир. инстр. сталь

4460

1780

890

590

440

26 ... 28

Легиров. инстр. сталь

3980

1600

800

530

400

12 ...14

Нержавеющая сталь

2390

960

480

320

240

14 ...16

Пружинная сталь

1450

570

290

190

140

8 ...10

Серый чугун

4460

1780

890

590

450

25 ... 30

Ковкий чугун

4460

1780

890

590

450

25 ... 30

Стальное литье

3500

1400

700

460

350

20 … 24

Легированный алюмин.

7950

3180

590

1060

790

50 … 60

Легированная медь

4780

1910

960

640

480

28 ... 30

Бронза

7960

3180

1500

1060

790

40 … 60

Латунь

7690

3180

1500

1080

790

40 … 60


Определяем оптимальную частоту вращения для любого сверла:


Скорость резания считается по формуле: V = πDn/1000 (м/мин),


где π = 3,141

D – диаметр сверла, мм

n – частота вращения сверла, об/мин


Таким образом, зная рекомендуемую скорость резания, например для нелегированной стали 30 м/мин (см. таблицу) и диаметр вашего сверла D (напр., 7 мм), можно посчитать оптимальную частоту вращения сверла.


n = 1000 V / πD или n = 1000*30/3,141*7 = 1'364 об/мин

Правильно заточенное сверло при оптимальных режимах резания не раскаляется, не пылит и не свистит, а режет с образованием стружки.


10. СВЕРЛЕНИЕ РУЧНОЙ ЭЛЕКТРОДРЕЛЬЮ


Рассмотрим конкретную ручную ударную электродрель HAMMER мод. UDD500LE произведенную в Китае.

Электродрель HAMMER.










Параметры дрели указаны на шильдике:

допустимый диаметр хвостовика сверла Ø 1,5 … Ø 13 мм;

частота вращения патрона дрели (сверла) 0 … 3'000 об/мин.

Электродрель HAMMER.










Допустим, нам нужно просверлить в латунном бруске глухое отверстие диаметром Ø 6 мм и глубиной 35 мм. Устанавливаем переключатель режимов «сверло / перфоратор» в режим «сверло». Переводим рычаг переключения направления вращения «L / R» в положение «R» - вращение по часовой стрелке для правых сверл.

Электродрель HAMMER.










Посчитаем оптимальную частоту вращения сверла для данных условий:

n = 1000 V / πD или n = 1000*50/3,141*6 = 2'653 об/мин

На пистолетной рукоятке дрели есть красная кнопка с дискретным регулятором частоты вращения «- / +» на 18 позиций.

В положении регулятора частоты вращения «+» обороты патрона со сверлом составляют 3000 об/мин, а в положении «-» - примерно половину, т.е. 1500 об/мин. Таким образом, каждый щелчок переключателя (а их всего 18) уменьшает частоту вращения сверла примерно на 83,3 об/мин. Значит, чтобы выйти на расчётную частоту вращения, нужно от положения переключателя «+» «отщёлкнуть» 4 позиции назад, в сторону уменьшения.

При сверлении глубоких отверстий трение возрастает и сверло начинает перегреваться, теряя свою твердость. Поэтому, при глубине сверления, равной 3...5 диаметров сверла и более, частоту вращения следует уменьшать примерно в 2 раза. Для очистки отверстия, сверло рекомендуется периодически вынимать вместе с накопившейся стружкой.


11. ЗАКЛЮЧЕНИЕ


Для эффективного, сберегающего инструмент сверления:

- Не сверлите тупыми свёрлами.

- Не завышайте частоту вращения сверла.

- Контролируйте процесс резания, подбирая в зависимости от частоты вращения сверла адекватную осевую подачу на 1 оборот (мм/об). Другими словами, надавливайте на пистолетную рукоятку дрели с таким усилием, чтобы при сверлении образовывалась качественная стружка и сверло не перегревалось.

- Горячее сверло охлаждайте окунанием в воду.


Автор:  Николай Геннадьевич Соков

Возврат к списку