Сверление отверстий большого диаметра в металле: особенности процесса

Обзор технологии сверления отверстий в металле. Как вставить и вытащить сверло из дрели, или шуруповерта. Варианты использования смазки. Выбор режима работы в зависимости от материала. Сверление глубоких и больших отверстий. Высверливание точечной сварки.

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

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.

Виды сверл

Идеальный результат сверления зависит не только от профессионализма и опыта мастера, но и от верного подбора сверла. Нужный инструмент значительно облегчит работу. Виды сверл для металлических поверхностей различаются по типу конфигурации и материалу, из которого они изготовлены.

1. Спиральные сверла – стандартные изделия цилиндрической формы. Они достигают 80 мм в диаметре. Изготавливаются из качественной стали. Их конструкция такова, что рабочие поверхности заточены под углом 118 градусов. Они нужны практически для всех основных сверлильных работ с металлом. Это универсальный, прочный инструмент.

2. Конические (или ступенчатые) сверла – изготавливаются в виде конусов со ступенчатой поверхностью (спиралью). Ими легко можно пробуравить двухмиллиметровое отверстие. Также их используют для корректировки небольших дефектных отверстий, которые образовались в результате плохой работы другого инструмента.

3. Корончатые сверла представляют собой зубчатые полые коронки. Их также называют кольцевыми фрезами. Они нужны мастеру для работы с тонким металлом, чтобы оформить аккуратные отверстия до 30 мм. Данным инструментом можно сверлить на большую глубину, благодаря тому, что стружка проходит в полость коронки.

4. Перовые (плоские) сверла состоят из сменных рабочих пластин. Они предназначены для высверливания идеальных глубоких отверстий в металле любой прочности. Особенность этого вида в том, что плоское сверло практически не делает перекосов во время сверления. Кроме того, они самые дешёвые, поэтому привлекают к себе внимание мастеров.

В зависимости от материала производства, сверла делятся на кобальтовые и твердосплавные. Первые выполнены из кобальта. Вторые – из высокопрочных сплавов. — Кобальтовые сверла используют при высоких температурах, так как они не теряют своих качеств. С инструментами из быстрорежущей стали, легированной кобальтом, можно работать с очень прочными материалами и металлическими изделиями высокой вязкости. У кобальтовых свёрл средняя цена, но их качество и работоспособность вполне её оправдывают. — Твердосплавные свёрла обладают высокой твёрдостью режущей кромки. Сама оснастка обычно выполнена из простой стали для слесарных инструментов. А пластины – из карбидного сплава. Такие модели нужны для сверления изделий из особо прочных материалов большой толщины. Особенность твердосплавного сверла в том, что оно умеет самозатачиваться в процессе работы.

Методы сверления в зависимости от типа отверстия

Грамотная подготовка и правильный подбор оборудования поможет просверлить отверстия в металле высокого качества. Кроме того, на эффективность операции влияет надежность сверл и используемого оборудования.

Рассмотрим основные виды отверстий и методы их обработки:

  1. Сквозные. Данный тип характеризуется полным проходом через обрабатываемую заготовку. В процессе выполнения работ необходимо внимательно следить за подачей сверла: при выходе из отверстия сопротивление материала уменьшается. Если ничего не менять, инструмент резко опустится, что может привести к его заклиниванию или поломке. Чтобы этого не произошло, используют специальные методы защиты столешницы или верстака. Это может быть многослойная подкладка из дерева и металла или обычный брусок со сквозным отверстием. При использовании станков на финальной стадии процесса токари рекомендуют переходить на ручную подачу. Для обработки тонкостенных конструкций используют перьевые сверла, поскольку классический спиральный инструмент может повредить кромки детали.
  2. Глухие. Сложность получения подобных отверстий заключается в необходимости контроля глубины. Современные станки оснащены системой контролируемой подачи. Это позволяет получать отверстие заданной глубины без использования вспомогательных инструментов. Альтернативным способом является использование втулочного или регулируемого упора. Можно воспользоваться линейкой или специальным глубиномером. Последний вариант не пользуется популярностью, поскольку он требует вывода сверла и удаления стружки для измерения глубины, что влияет на производительность работ.Сверление отверстий в металле
  3. Сложной формы. Если возникает необходимость в сверлении отверстия, расположенного у края детали, мастеру следует подготовить вторую заготовку с аналогичными размерами. Две детали соединяют между собой, зажимают в тисках и приступают к работе.

Вторая заготовка должна быть выполнена из того же материала. В противном случае инструмент будет смещаться относительно оси сверления в сторону более мягкого металла.

К сложной обработке относят сверловку цилиндрических поверхностей. При выполнении подобных работ обязательно используют древесную или пробковую прокладку.

  1. С уступами. Сверловка выполняется с помощью двух техник: рассверливанием или уменьшением диаметра. В первом случае используют несколько сверл, от меньшего к большему. Во втором случае проход выполняют с помощью инструмента, обладающего наибольшим диаметром. Затем используют сверла меньшего размера с постепенным углублением в заготовку.
  2. Большого диаметра. Эта процедура считается очень трудоемкой. При обработке заготовок, толщина которых не превышает 8–10 мм, используют конусно-ступенчатые сверла. Данный инструмент позволяет выполнить проход диаметром 40–50 мм. На металлообрабатывающих предприятиях используют специальные биметаллические коронки. С их помощью можно получить отверстие диаметром до 100 мм. Кольцевое сверление выполняют на низких оборотах. Данную процедуру считают менее трудоемкой.

Особенности выполнения глубоких отверстий будут рассмотрены ниже.

СВЕРЛЕНИЕ, ЗЕНКЕРОВАНИЕ И РАЗВЕРТЫВАНИЕ

В результате изучения данной главы студент должен:

  • • виды сверл, зенкеров, зенковок, разверток;
  • • конструктивные элементы и параметры типовых инструментов: сверл, зенкеров, зенковок, разверток;
  • • элементы режима резания при обработке сверлением, зенкерованием и развертыванием;
  • • осуществлять выбор инструментов для обработки сверлением, зенкерованием и развертыванием;
  • • назначать режимы соответствующей обработки;
  • • рассчитывать силы резания при сверлении;
  • • навыками выбора режима резания при обработке отверстий осевыми инструментами (сверла, зенкера, развертки);
  • • методикой расчета силы резания при сверлении;
  • • навыками определения мощности, потребной на резание, и мощности привода главного движения.

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

Сверла для глубокого сверления

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

ГОСТ 886-77 Сверла спиральные с цилиндрическим хвостовиком. Длинная серия. Основные размеры
Скачать

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

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

Принцип работы эжекторным сверлом

Охлаждающая жидкость

Существуют специальные сверла до 0,075 мм, у которых также имеются микроканалы для подачи охлаждающей жидкости. Что касается давления – советуем использовать от 2070 до 4140 килопаскалей.

Обращайте внимание и на чистоту жидкости, ее необходимо фильтровать. Это поможет вам избежать засорения каналов стружкой. Часто для этого используется пятимикронный фильтр. Он рекомендует использование пятимикронного или более тонкого фильтра.

В материале мы постарались обратить Ваше внимание на основные и наиболее частые проблемы сверления глубоких и узких отверстий. Обязательно обращайте внимание на все вышеперечисленные нюансы. Это поможет добиться наиболее эффективного и аккуратного результата.

На нашем портале ПромМаркет Вы можете заказать услуги по сверлению глубоких отверстий малого диаметра. Откройтекаталоги выберете нужную услугу.

ПромМаркет – Единый портал металлообработки и машиностроенияПромМаркет – Единый портал металлообработки и машиностроения

ПромМаркет – Единый портал металлообработки и машиностроения

Заказы на металлообработку и каталог предприятий Prom-market.com

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

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

Сверла ружейные могут быть одно- или двухстроннего резания

Ступенчатое сверло 5-35 мм vs гетинакс. Рассверливаем, сохраняем соосность.

Ступенчатые сверла, на самом деле, гениальное изобретение в мире расходников. С одной стороны, они позволяют сверлить отверстия довольно большого диаметра при фиксированном хвостовике, не меняя сверла, с другой-такое сверло самоцентрируется уже по первому отверстию, поэтому все последующие получаются соосными. Давненько я делал обзор на ступенчатые дюймовые сверла , набор привлек меня универсальностью и чемоданчиком. Пользуюсь ими очень часто по древесным материалам, но есть определенные трудности, когда нужно не просто рассверлить отверстие соосно, но и сделать его определенной глубины под конкретный метрический диаметр. А как известно, глубина отверстия соответствует высоте ступени сверла, а сверла перовые, форстнера, как правило, не дюймовые, соответственно, отцентрировать их в отверстии, рассверленном дюймовым ступенчатым сверлом не очень-то получится.

Я не люблю ступенчатые сверла со стандартным шестигранным хвостовиком 6,3 мм, во-первых, он не силовой, во-вторых- нет надобности в нем. Поэтому заказ был сделан в пользу цилиндрического хвостовика.

Сверло приехало просто в пакете, и невооруженным глазом повреждений не испытало:

Качество изготовления хорошее, лазерная маркировка диаметров четкая. Одна фигня-цифры постоянно забиваются опилками, их приходится чистить в работе:

Диаметр хвостовика оказался 13 мм, имейте в виду, если у вас дрель с патроном до 10 мм, придется искать патрон до 13 мм. Хотя в хозяйстве дрель под 13 мм должна быть всегда.

Если сравнивать с дюймовым, то отличается покрытие, хвостовик короче и диаметр больше — 13 мм против 9,5 мм у дюймового. К тому же у дюймового мне хвостовик нравится наличием 3-х широких граней на нем:

Одно из применений, как я уже сказал, это рассверливание отверстий без нарушения соосности. Как пример, имеется центральное отверстие из-под коронки 6,3 мм:

Требуется рассверлить его с двух сторон на 15 мм и 12 мм на определенную глубину с сохранением соосности и аккуратности краев, например для посадки на вал:

Сделать это легко, я рассверливаю деталь ступенчатым сверлом до диаметра основного сверла:

Затем рассверливаю в глубину другим сверлом:


Операция проделывается с двух сторон под разные сверла, получаем:

Ступенчатое сверло отлично подходит для получения различных углублений для крепежа:

Материал, который я сверлил в данном случае-текстолит- ПТ толщиной 16 мм (слоистый листовой прессованный материал на основе хлопчатобумажной ткани и термореактивного связующего)

Сверло конечно же не бьёт, сверлит чистенько. Разницы в качестве между дюймовыми и метрическим я не заметил.

В данном случае показано сверло с диаметрами 5-7-10-12-15-17-20-22-25-27-30-32-35 мм

Для полноты картины советую приобрести сверло 4-32 мм (4-6-8-10-12-14-16-18-20-22-24-26-28-30-32)

Я не стал его показывать, ибо одно и то же, а использовал в работе именно то, что в обзоре.

А также сверло 3-12 мм (3-4-5-6-7-8-9-10-11-12)

Это сверло будет отличным дополнением хотя-бы потому, что у него высота промежуточной ступени 5 мм, ну и шаг в 1 мм:


Тут и хвостовик — стандартный шестигранник, что в принципе, логично.

На этом все.

Разбираем плюсы и минусы инструмента

Назначение Форма Плюсы Минусы
По металлу Конические Позволяют проводить работу в один этап Не подходят для дрелей с малой мощностью
Ступенчатые Подходят для создания углублений разной ширины. Достаточно сверления в один проход Используются только для листового металла, имеющего толщину не более 2 мм
Спиральные Надёжные, хорошо сохраняют заточку Требуют использования изделий разной толщины для создания нужного диаметра отверстия
Корончатые Подходят для создания больших углублений шириной свыше 30 мм Несовместимы с обычными дрелями
По дереву Кольцевые пилы Могут применяться для ПВХ вагонки, пенополистирола и сотового поликарбоната Установка подрозетников в поверхности из ОСБ или вагонки требует доработки отверстия лобзиком
Спиральные для древесины Позволяют получить углубления высокого качества без вырванных волокон Ограниченная область применения
Винтовые Обеспечивают аккуратный и чистый срез, даже на сыром дереве
Балеринки Дают возможность регулировать диаметр будущего отверстия
Перовые Делают чистые края, без вырванных древесных волокон При создании отверстия небольшой глубины в его центральной части остаётся бороздка от острия. Инструмент действует только при маленьких оборотах
Свёрла Форстнера Позволяют создать углубления с аккуратными краями и плоским дном
По бетону, кирпичу и камню Спиральные Хорошо действуют с бетоном и кирпичом
Корончатые Качественно выполняют работу Требуют применения ударного бурения, поэтому не подходят для стандартной дрели
Винтовые Конструкция обеспечивает хорошее отведение пыли
По плитке и стеклу Корончатые Большой диапазон диаметров Требует плавного касания поверхности, без биения и неравномерного давления
Перовые Прочность сплавов в конструкции Малый выбор диаметров для сверления

Типы хвостовиков

Хвостовая часть сверла имеет разную конфигурацию — цилиндрические, конические и шестигранные. Чаще всего в практике используют цилиндрические модели. У них есть небольшая особенность: диаметры сверла и хвостовика могут не совпадать. Специалисты утверждают, что если оснастить инструмент для сверления цилиндрическим хвостовиком чуть большего диаметра, этот маневр сделает фиксацию более крепкой. Есть и минус – повышение рекомендуемой мощности инструмента. Но дрель не повредиться, если такое сверло в процессе работы заклинит. Конические хвостовики подходят для свёрл в промышленных дрелях. Такими – обрабатывают заготовки на заводских станках. Инструмент с шестигранным хвостовиком служит хорошей фиксацией в специальных зажимах и кулачковых патронах.

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.

Универсальные сверла

Кроме вышеперечисленных специализированных сверл, есть еще универсальные. Ими можно обрабатывать практически любые материалы – кирпич с бетоном, плитку, дерево, пластик, алюминий, сталь. Универсальные сверла имеют хитроумную заточку, которая способна резать любой материал. Это очень удобно в тех случаях, когда приходится работать одновременно с разными материалами. Например, при ремонте квартиры.

универсальное сверло.jpg

Процесс сверления и рассверливания отверстий на токарных станках

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

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

[Показать слайдшоу]

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

Видео сверления шестигранного отверстия на токарно-винторезном станке

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

Правила заточки

Угол заточки сверла – это то, насколько остро обточена рабочая поверхность и кромки. По технологии выполнения обтачивание может быть одноплоскостным и коническим. По одноплоскостной технологии затачивают небольшие свёрла до 3 мм в диаметре. Для заточки такого режущего инструмента нужен специальный наждачный круг. Сверло под углом 30 градусов подносят к кругу так, чтобы его режущая часть соприкасалась с наждачной поверхностью круга. Более сложной считается коническая заточка. Этот способ применяют для свёрл диаметром более 3 мм. Инструмент нужно держать обеими руками одновременно за хвостовик и спиралевидную часть и проворачивать в процессе обтачивания, придавая форму конуса. Сверла затачивают под определённым углом. Угол заточки зависит от цели использования. К примеру, для работы с изделиями из бронзы или высокопрочной стали угол заточки должен быть не меньше 120 градусов, оптимальный вариант – 130-140. А для сверления мягких металлов достаточно будет оснастки с углом заточки 100.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *