Сверла, их конструкция и назначение. Основные части сверла Строение спирального сверла

По конструкции и назначению сверла подразде­ляются на ряд видов: спиральные и специальные (перовые или плоские, для кольцевого сверления, ружейные, комбинированные с другими инструмен­тами, центровочные И Др.).

Для сверления отверстий чаще применяют спи­ральные сверла и реже специальные.

Сверла перовые представляют собой простой ре­жущий инструмент (рис. 94, а). Они применяются глав­ным образом в трещотках и ручных дрелях для свер­ления неответственных отверстий диаметром до 25 мм.

Сверла спиральные с цилиндрическим и коничес­ким хвостовиками (рис. 94, б, в) используются как для ручного сверления, так и при работе на станках (сверлильных, револьверных и др.).

Сверла для глубокого сверления используются на специальных станках для получения точных отверстий малого диаметра. Под глубоким сверлением обычно понимают сверление отверстий, длина которых пре­вышает их диаметр в 5 и более раз.

Центровые сверла (рис. 94, г) служат для получе­ния центровых углублений на обрабатываемых дета­лях.

Сверла комбинированные позволяют производить одновременную обработку одноосных отверстий (рис. 94, д), а также для одновременного сверления и зен - кования или развертывания отверстий (рис. 94, ё).

Для изготовления сверл, как правило, применя­ют следующие инструментальные материалы: углеро­дистую инструментальную сталь марок У10А и У12А, легированные стали: хромистую марки 9Х и хромок­ремнистую 9ХС; быстрорежущую сталь марок Р9 и

Спинка зуба "Передняя поверхность " Поперечная кромка

Рис. 95. Элементы спирального сверла

Р18, а также металлокерамические твердые сплавы марок ВК6, ВК8 и Т15К6.

Сверла из быстрорежущих сталей делают сварны­ми: рабочую часть - из быстрорежущей стали, а ос­тальную часть - из менее дорогой конструкционной стали. Наиболее распространенными являются спи­ральные сверла из быстрорежущих сталей.

Элементы и геометрические параметры спираль­ного сверла. Спиральное сверло имеет рабочую часть, шейку, хвостовик для крепления сверла в шпинделе станка и лапку, служащую упором при выбивании сверла из гнезда шпинделя (рис. 95, а). Рабочая часть, в свою очередь, разделяется на режущую и направ­ляющую.

Основной для процесса резания является режу­щая часть, на которой расположены все режущие элементы сверла. Она состоит из двух зубьев (перь­ев), образованных двумя канавками для отвода стружки (рис. 95, б); перемычки (сердцевины) - средней части сверла, соединяющей оба зуба (пера); двух передних поверхностей, по которым сбегает
стружка, и двух задних поверхностей; двух ленточек, служащих для направления сверла и уменьшения его трения а стенки отверстия; двух главных режущих кромок, образованных пересечением передних и зад­них поверхностей и выполняющих основную работу резания; поперечной кромки (перемычки), образо­ванной пересечением обеих задних поверхностей. На наружной поверхности сверла между краем ленточ­ки и канавкой расположена идущая по винтовой линии несколько углубленная часть, называемая спинкой зуба.

Уменьшение трения сверла о стенки просверли­ваемого отверстия достигается также тем, что рабо­чая часть сверла имеет обратный конус, т. е. диаметр сверла у режущей части больше, чем на другом кон­це, у хвостовика. Разность в величине этих диамет­ров составляет 0,03-0,12 мм на каждые 100 мм дли­ны сверла.

У сверл, оснащенных пластинками твердых спла­вов, обратная конусность принимается от 0,1 до 0,3 мм на каждые 100 мм длины.

К геометрическим параметрам режущей части сверла (рис. 96) относятся: угол при вершине свер­ла, угол наклона винтовой канавки, передний и зад­ний углы, угол наклона поперечной кромки (пере­мычки).

Угол при вершине сверла 2ф расположен между главными режущими кромками. Он оказывает боль­шое влияние на работу сверла. Величина этого угла выбирается в зависимости от твердости обрабатыва­емого материала и колеблется в пределах от 80 до 140°; для сталей, чугунов и твердых бронз 2ср = 116- 118°, для латуней и мягких бронз 2(р = 130°; для лег­ких сплавов дуралюмина, силумин, электрона и баб­бита 2ф = 140°; для красной меди 2ср = 125°; для эбонита и целлулоида 2<р = 80-90°.

Рис. 96. Геометрические параметры спирального сверла

В целях повышения стойкости сверл диаметром от 12 мм и выше применяют двойную заточку сверл; при этом главные режущие кромки имеют форму не пря­мой, Как при обычной заточке (рис. 96, а), а ломаной линии (рис. 96, б). Основной угол 2ф = 116-118° (для сталей и чугунов), а второй угол 2ф = 70-75°

Угол наклона винтовой канавки обозначается гре­ческой буквой со (омега) (рис. 96, а). С увеличением этого угла процесс резания облегчается, улучшается выход стружки. Однако сверло (особенно малого ди­аметра) с увеличением угла наклона винтовой ка­навки ослабляется. Поэтому у сверл малого диаметра этот угол делается меньшим, чем у сверл большого диаметра.

Угол наклона винтовой канавки должен выбирать­ся в зависимости от свойств обрабатываемого метал­ла. Для обработки, например, красной меди и алю­миния этот угол нужно делать равным 35-40° а для обработки стали со = 25° и меньше.

Если рассечь спиральное сверло плоскостью, пер­пендикулярной главной режущей кромке, то мы уви­дим передний угол у (см. рис. 96, в, сечение Б-Б).

Передний угол у (гамма) в разных точках режу­щей кромки имеет разную величину: он больше у периферии сверла и заметно меньше у его оси. Так, если у наружного диаметра передний угол у = 25- 30°, то у перемычки он близок к 0° Непостоянство величины переднего угла относится к недостаткам спирального сверла и является одной из причин не­равномерного и быстрого его износа.

Задний угол сверла а (альфа) предусмотрен для уменьшения трения задней поверхности о поверхность резания. Этот угол рассматривается в плоскости А- А, параллельной оси сверла (рис. 96, в). Величина зад­него угла также изменяется по направлению от пе­риферии к центру сверла: у периферии он равен 8- 12°, а у оси а = 20-26°

Угол наклона поперечной кромки у (пси) для сверл диаметром от 1 до 12 мм колеблется от 47 до 50° (рис. 96, в), а для сверл диаметром свыше 12 мм V = 55°

Сверла, ос­нащенные плас­тинками твердых сплавов, по сравнению со сверлами, изго­товленными из сталей, имеют меньшую длину рабочей части, больший диа­метр сердцевины и меньший угол наклона винто­вой канавки. Эти сверла обладают высокой стойко­
стью и обеспечивают более высокую производитель­ность. Особенно эффективно применение сверл с пла­стинками твердых сплавов при сверлении и рас­сверливании чугуна, твердой стали, пластмасс, стек­ла, мрамора и других твердых материалов.

Сверла, оснащенные пластинками твердых спла­вов, выпускаются четырех типов: спиральные с ци­линдрическим хвостовиком (рис. 97, а); спиральные с коническим хвостовиком (рис. 97, б), с прямыми канавками и коническим хвостовиком (рис. 97, в) и с косыми канавками и цилиндрическим хвостовиком (рис. 97, г).

В процессе сверления под влиянием силы резания режущие поверхности сверла сжимают прилегающие к ним частицы металла. Когда давление, создаваемое сверлом, превышает силы сцепления частиц метал­ла, происходит отделение и образование элементов стружки.

При сверлении вязких металлов (сталь, медь, алю­миний и др.) отдельные элементы стружки, плотно сцепляясь между собой, образуют непрерывную стружку, завивающуюся в спираль. Такая стружка называется сливной. Если обрабатываемый металл хру­пок, как, например, чугун или бронза, то отдель­ные элементы стружки надламываются и отделяются друг от друга. Такая стружка, состоящая из отдель­ных разобщенных между собой элементов (чешуек) неправильной формы, носит название стружки над­лома.

В процессе сверления различаются следующие эле­менты резания: скорость резания, глубина резания, подача, толщина и ширина стружки (рис. 98).

Рис. 98. Элементы резания: а - при сверлении; б - при рассверливании

Главное рабочее движение сверла (вращательное) характеризуется скоростью резания.

Скорость резания - это путь, проходимый в на­правлении главного движения наиболее удаленной от оси инструмента точкой режущей кромки в единицу времени. Принято скорость резания обозначать латин­ской буквой V и измерять в метрах в минуту. Если известны число оборотов сверла и его диаметр, не­трудно определить скорость резания. Она подсчиты­вается по общеизвестной формуле

V = -|00- м/мин

Где О - диаметр инструмента (сверла) в мм; п - число оборотов сверла в минуту; я - постоянное число, примерно равное 3,14. Если известны диаметр сверла и скорость резания, то число оборотов п мож­но вычислить по формуле

П = -- обмин тЮ

Подачей при сверлении называется перемещение сверла вдоль оси за один его оборот. Она обозначает­ся через 50 и измеряется в ии/об. Сверло имеет две главные режущие кромки. Следовательно, величина подачи на одну режущую кромку вычисляется по формуле

Правильный выбор подачи имеет большое значе­ние для увеличения стойкости инструмента. Величи­на подачи при сверлении и рассверливании зависит от заданной чистоты и точности обработки, твердо­сти обрабатываемого материала и прочности сверла.

Глубиной резания / при сверлении отверстий яв­ляется расстояние от стенки отверстия до оси сверла (т. е. радиус сверла). Определяется глубина резания пу­тем деления диаметра просверливаемого отверстия пополам.

При рассверливании (рис. 98, б) глубина резания / определяется как половина разности между диамет­ром - О сверла и диаметром с1 ранее обработанного отверстия.

Толщина среза (стружки) а измеряется в направ­лении, перпендикулярном режущей кромке сверла. Ширина среза в измеряется вдоль режущей кромки и равна ее длине (рис. 98, а).

Площадь поперечного сечения стружки /, срезае­мая обеими режущими кромками сверла, определя­ется по формуле:

Где 5о - подача в мм/об; t - глубина резания в мм.

Таким образом, площадь поперечного сечения стружки становится больше с увеличением диамет­ра сверла, а для данного сверла - с увеличением подачи.

Обрабатываемый материал оказывает сопротивле­ние резанию и удалению стружки. Для осуществле­ния процесса резания к инструменту должны быть приложены сила подачи Р0, превосходящая силы со­противления материала осевому перемещению свер­ла, и крутящий момент Мкр, необходимый для пре­одоления момента сопротивления М и для обеспече­ния главного вращательного движения шпинделя и сверла.

Сила подачи Ро при сверлении и крутящий мо­мент зависят от диаметра сверла Д величины пода­чи и свойств обрабатываемого материала: например, при увеличении диаметра сверла и подачи они также увеличиваются.

Мощность, необходимая для резания при сверле­нии и рассверливании, складывается из мощности, потребляемой на вращение инструмента, и мощнос­ти, потребляемой на подачу инструмента. Однако мощность, необходимая для подачи сверла, чрезвы­чайно мала по сравнению о мощностью, расходуе­мой на вращение сверла в процессе резания, и для практических целей ее можно не учитывать.

Стойкостью сверла называется время его непре­рывной (машинной) работы до затупления, т. е. меж­ду двумя переточками. Стойкость сверла обычно из­меряется в минутах. На стойкость сверла влияют свой­ства обрабатываемого материала, материал сверла, углы заточки и форма режущих кромок, скорость резания, сечение стружки и охлаждение.

Увеличение твердости обрабатываемого материа­ла понижает стойкость сверла. Объясняется это тем, что твердый материал оказывает большее сопротив­ление сверлению; при этом возрастают сила трения и количество выделяемого тепла.

На стойкость сверла оказывают влияние также и его размеры: чем массивнее сверло, тем лучше отво­дит оно тепло от режущих кромок и, следовательно, тем больше его стойкость. Стойкость сверла значи­тельно возрастает при его охлаждении.

В процессе резания при сверлении выделяется большое количество тепла вследствие деформации металла, трения выходящей по канавкам сверла стружки, трения задней поверхности сверла об об­рабатываемую поверхность и т. п. Основная часть тепла уносится стружкой, а остальная распреде­ляется между деталью и инструментом. Для пре­дохранения от затупления и преждевременного износа при нагреве сверла в процессе резания применяют смазывающе-охлаждающую жидкость, которая отводит тепло от стружки, детали и инст­румента.

Смазочно-охлаждающая жидкость, смазывая тру­щиеся поверхности инструмента и детали, значитель­но уменьшает трение и облегчает тем самым про­цесс резания. При работе сверлами из ин­струментальных сталей смазывающе-охлаждающие жидкости применяются в процессе сверления сталей, стального литья, цветных металлов и сплавов, а так­же частично чутунов. Обычно подача жидкости про­изводится на переднюю поверхность режущего ин­струмента, в зону стружкообразования, в обильном количестве.

К охлаждающим жидкостям, которыми пользуются при сверлении металлов, относятся мыльная и содо­вая вода, масляные эмульсии и др.

Выбор режимов резания при сверлении заклю­чается в определении такой подачи и скорости ре­зания, при которых процесс сверления детали ока­зывается наиболее производительным и эконо­мичным.

Назначение и основные типы сверл | | Конструктивные особенности твердосплавных сверл

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.

Или станке, предназначенный для сверления отверстий в различных материалах. Сверла изготовляются из качественных твердых сталей, что позволяет их использовать для работы с и другими металлами, бетоном или камнем.

Виды

В зависимости от предназначения сверла делятся на категории по:

• Металлу.
• Дереву.
• Камню и кирпичу.
• Стеклу и плитке.

Они отличаются между собой по форме, а также углу заточки и режущей кромке. Большинство из них являются узкоспециализированными и не могут использоваться для других целей.

По металлу

Эти сверла подходят не только для сверления металлов, но также могут использоваться для работы с пластиком и древесиной. В зависимости от формы изготовления они бывают следующих разновидностей:

• Спиральные.
• Конические.
• Корончатые.
• Ступенчатые.

Спиральные

Спиральный тип представляет собой классическую конструкцию, которая знакома практически каждому. Инструмент состоит из трех частей – режущая кромка, рабочая поверхность и хвостовик. Режущая часть имеет острую заточку, именно она врезается в металл, образовывая отверстие. Рабочая поверхность представляет собой спираль, цель которой состоит в выведении стружки из отверстия. Хвостовая часть используется для фиксации инструмента в патроне дрели или станка.

Такой тип обычно изготавливают из быстрорежущей стали марки HSS, Р18 или Р6М5. Что касается стали Р18, то она встречается довольно редко и на данный момент производством инструментов из нее занимаются только некоторые предприятия, находящиеся на территории Белоруссии. Из нее получаются очень надежные сверла, которые отлично удерживают заточку.

Конические

Такое сверло обычно можно встретить зажатым в специализированный станок. Его рабочая часть представляет собой конус, вершина которого врезается в поверхность металла, образовывая тонкое отверстие. По мере углубления в материал происходит контакт с более широкой частью конуса, что обеспечивает расширение отверстия. Благодаря использованию данной конструкции, можно обеспечить сверление за один проход. К примеру, если использовать обычное спиральное сверло, то сначала нужно сделать отверстие тонким инструментом, а потом более толстым, постепенно доводя диаметр под требуемые параметры. Конусная форма позволяет избежать подобных неудобств, но к сожалению, она не подходит для слабых дрелей.

Корончатые

Корончатая конструкция представляет собой пустотелый цилиндр, на нижнем торце которого имеются острые зазубрины, напоминающие корону. Такой инструмент позволяет делать отверстия большого диаметра, начиная от 30 мм и более. Недостаток данной конструкции заключается в невозможности установки в патрон обычной дрели. Инструмент может быть использован для сверления листового металла толщиной до 10 мм. Обычно для изготовления корончатого инструмента используется сталь HSS. Также на рынке можно встретить сверла с твердосплавными напайками или алмазным напылением. Они позволяют работать не только с металлами и сплавами, но даже с бетоном.

Ступенчатые

Ступенчатая конструкция является одним из последних изобретений в мире режущего инструмента. Она имеет универсальное применение, поскольку позволяет делать отверстия различного диаметра. Название типа связано с тем, что он представляет собой конус со ступеньками. Такое сверло может быть использовано только для работы с листовым металлом толщиной до 2 мм. Принцип действия заключается в том, что кончик инструмента врезается в материал, и когда он пробивается, то происходит контакт с более широкой частью конуса, которая просверливает углубление еще больше. Таким образом, чтобы получить требуемый диаметр нужно углубиться до нужной ступени.

По дереву

Часто для работы с деревом применяется стандартное спиральное сверло по металлу. Оно позволяет делать отверстие диаметром от 2 до 18 мм. Тем не менее, данный тип сильно ограничивает возможности деревообработки, поэтому было разработано и внедрено несколько особых типов сверл:

• Спиральные по дереву.
• Перовые.
• Винтовые.
• Кольцевые пилы.
• Балеринки.
• Форстнера.

Спиральные по дереву

Спиральные по дереву очень похожи на обычное сверло по металлу. Единственное отличие заключается в форме режущей кромки. Она напоминает трезубец. Острый зуб по центру позволяет провести точную фиксацию в месте сверления. Инструментальная сталь легко врезается в древесину. Особая конструкция позволяет получать очень качественное отверстие, без вырывания волокон, как это бывает при использовании инструмента по металлу.

Перовые

Перовое имеет плоскую конструкцию, на конце которой тоже имеется трезубец, как и в предыдущем типе. Оно обеспечивает большой диаметр сверления, при этом позволяет проводить установку в обычную дрель. Данный тип режет чистые края, без разорванных волокон древесины. Нужно отметить, что в случае сверление небольшого углубления в его центре останется бороздка от основного зуба. Такое сверло работает только на малых оборотах. Его часто используют с ручным коловоротом.

Винтовые

Винтовые сверла напоминают спиральные, но имеют более совершенную рабочую часть для отвода стружки. Они довольно длинные, поэтому позволяют делать глубокие отверстия. Их часто используют для сверления бруса и бревен. Зачастую такое сверло имеет специальную ручку, что позволяет работать даже без использования дрели, станка или коловорота. Заостренная часть инструмента напоминает шуруп, она врезается в древесину, поджимая режущую кромку к волокнам. Срез получается чистым и аккуратным, даже при работе с сырым деревом.

Кольцевые пилы

Этот инструмент представляет собой пустотелый цилиндр с пильными зубьями на торце и обычным выпирающим вперед спиральным сверлом. Он позволяет делать отверстия в досках, фанере и вагонке. Его обычно применяют для получения широких отверстий, необходимых для установки светильников. Инструмент подходит не только для древесины, но и для пенополистирола, ПВХ вагонки и сотового поликарбоната. Такие пилы для дрели могут быть использованы для врезания посадочного места при установке розетки в стене, конечно при условии, что она деревянная или из мягких блоков – пенобетон, глина и пр. Выборка центральной части может быть доделана с помощью стамески.

Балеринки

Балеринка – это регулируемое сверло по дереву. Оно позволяет делать широкие отверстия в фанере, ДСП, МДФ и OSB плитах. Его конструкция представляет собой крестовину, центр которой выполнен в виде спирального сверла. На плечах крестовины крепятся острые резцы, прорезающие листовой материал. Специальный ключ позволяет менять расстояние между резцами, тем самым регулируя диаметр получаемого отверстия.

Сверло Форстнера

Инструмент имеет цилиндрический хвостовик с двумя режущими кромками. Он применяется преимущественно в мебельном производстве. С его помощью можно сделать углубление большого диаметра для установки петлей на дверцы шкафчиков. В результате его применения получается аккуратное отверстие с плоским дном.

По бетону

Сверла по бетону также подходят для работы с камнем и кирпичом. Они бывают трех видов:

• Спиральные.
• Винтовые.
• Корончатые.

Все они имеют специальные напайки, которые вгрызаются в камень, бетон и кирпич. Напайки могут изготовляться из победитовых пластин или представлять собой кристаллы искусственного алмаза.

Спиральные

Спиральные устанавливаются в . Они имеют практически идентичную конструкцию со сверлами для металла, за исключением напаек. Лучше всего они работают с бетоном и кирпичом. Глубина отверстия обычно не превышает 80-100 мм.

Винтовые

Винтовые тоже имеют напайки. Они являются более длинными, чем спиральными. Их используют в тех случаях, когда требуется пробить глубокое отверстие. Винты обеспечивают эффективное отведение пыли, что снижает вероятность застревания. Тем не менее, стоит все же периодически вытягивать перфоратор, чтобы проверить – нет ли пыли.

Корончатые

По своей конструкции напоминают стандартную коронку для древесины. В центре имеется спиральное сверло, которое врезается в бетон, камень или кирпич, при этом основную работу по сверлению отверстия требуемой глубины выполняет коронка с напайками. Такие сверла тоже требуют ударного бурения, поэтому не подходят для обычной дрели.

По стеклу

Для сверления керамики и стекла используется всего два вида сверл – коронки и перовые. Коронки имеют алмазное напыления. Их диаметр от 13 до 80 мм. Алмазное напыление представляет собой приклеенные песчинки из искусственного минерала. Для использования коронки необходимо иметь качественную дрель или сверлильный станок. Важно, чтобы инструмент касался плавно, не создавая биения или неравномерного распределения давления.

Перовое сверло представляет собой классический стержень из металла, на конце которого установлено острое копье. Инструмент предлагается в небольшом диапазоне размеров 3-13 мм. Режущее перо выполняется из победита, в более редких случаях с других сплавов.

Для работы со стеклом нужно подойти ответственно к выбору сверлильных инструментов. В отличие от других материалов, ошибка с ним недопустима. Недостаточно ровная или неострая режущая часть может привести к трещине на стекле, керамике или кафеле, что будет непоправимым.

В зависимости от конструкции и назначения различают спиральные, перовые, для глубокого сверления, центровочные, с пластинками из твердых сплавов и другие сверла (рис.1).

Наиболее распространены спиральные сверла. Они имеют две главные режущие кромки, образованные пересечением передних винтовых поверхностей канавок сверла, по которым сходит стружка, с задними поверхностями, обращенными к поверхности резания; поперечную режущую кромку (перемычку), образованную пересечением обеих задних поверхностей, и две вспомогательные режущие кромки, образованные пересечением передних поверхностей с поверхностью ленточки.

Ленточка сверла представляет собой узкую полоску на его цилиндрической поверхности, расположенную вдоль винтовой канавки и предназначенную для направления сверла при резании.

Угол наклона винтовой канавки – угол между осью сверла и касательной к винтовой линии по наружному диаметру сверла (20-30°).

Угол наклона поперечной режущей кромки (перемычки) – острый угол между проекциями поперечной и главной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла (50-55°).

Угол режущей части (угол при вершине) – угол между главными режущими кромками при вершине сверла (118°).

Передний угол – угол между касательной к передней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и нормально в той же точке к поверхности вращения режущей кромки вокруг оси сверла. По длине режущей кромки передний угол изменяется: наибольший у наружной поверхности сверла, где он практически равен углу наклона винтовой канавки, наименьшей у поперечной режущей кромки.

Задний угол – угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке окружности ее вращения вокруг оси сверла. Задний угол сверла величина переменная: 8-14°на периферии сверла и 20-26° - ближе к центру.

Спиральные сверла изготавливают из быстрорежущей стали Р9, Р18 и стали 9ХС.

Хвостовик спирального сверла может быть цилиндрическим и коническим. Цилиндрический хвостовик (у сверл диаметром до 10 мм) служит для крепления сверла в трехкулачковом патроне или другом приспособлении, предназначенном для соединения сверл со шпинделем сверлильного станка. Конический хвостовик закрепляет непосредственно в шпинделе станка или в переходной втулке, если конус сверла не совпадает с конусом шпинделя.

У сверл диаметром 6-15,5 мм хвостовик изготавливается с конусом Морзе №1, у сверл с диаметрами 16-23,5 мм - №2, у сверл диаметрами 23,9-38,9 мм - №3, у сверл диаметрами 39-49,5 мм - №4 и т.д.

Лапка на конце хвостовика препятствует провертыванию сверла в шпинделе. Она служит также для выбивания сверла из шпинделя по окончании работы. Для этого в боковое отверстие шпинделя вставляют клин и ударяют по нему молотком. Клин давит на лапку, и сверло освобождается.