Что такое сверло и история создания сверла

Технология изготовления сверл

Технологический процесс изготовления спиральных сверл по металлу с коническими хвостовиками состоит из такой последовательности операций.

1. Отрезка заготовки для хвостовой части.
2. Отрезка заготовки для рабочей части.
3. Зачистка торцов у хвостовой части.
4. Зачистка торцов у рабочей части.
5. Очистка заготовки на пескоструйном аппарате.
6. Сварка.
7. Отжиг.
8. Обдирка наплыва у сварного шва.
9. Правка заготовки после сварки.
10. Подрезка торца со стороны хвостовика.
11. Сверление и зенкерование центрового отверстия со стороны хвостовика.
12. Обточка наружного центра со стороны рабочей части.
13. Обточка рабочей части по диаметру, предварительная и окончательная.
14. Обточка хвостовика на конус, предварительная и окончательная.
15. Обточка хвостовика под лапку и подрезка торца.
16. Фрезерование лапки.
17. Фрезерование спиральных канавок.
18. Фрезерование спинки зуба.
19. Термообработка и очистка на пескоструйном аппарате.
20. Полирование спиральных канавок.
21. Шлифование центров.
22. Шлифование хвостовика на конус.
23. Шлифование рабочей части по диаметру с обратным конусом.
24. Заточка сверла.
25. Контроль и клеймение.

Элементы спирального сверла[ | ]

Спиральное сверло представляет собой цилиндрический стержень, рабочая часть которого снабжена двумя (реже четырьмя) винтовыми спиральными канавками, предназначенными для отвода стружки и образования режущих элементов — ленточек.

• Рабочая частьРежущая часть
  имеет две главные режущие кромки, образованные пересечением передних винтовых поверхностей канавок, по которым сходит стружка, с задними поверхностями, а также поперечную режущую кромку (перемычку), образованную пересечением задних поверхностей.
• Направляющая часть
  имеет две вспомогательные режущие кромки, образованные пересечением передних поверхностей с поверхностью
  ленточки
  (узкая полоска на цилиндрической поверхности сверла, расположенная вдоль винтовой канавки и обеспечивающая направление сверла при резании, а также уменьшение трения боковой поверхности о стенки отверстия).

Углы сверла[ | ]

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 твёрдых 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.

Углы сверла в процессе резания[ | ]

Спиральное сверло диаметром 80 мм c коническим хвостовиком Морзе № 6.
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:

γкин=γ+μ

αкин=α-μ

Сверло 14 мм с переходными втулками от второго до шестого номера в шпинделе расточного станка.

Материалы для изготовления сверл по металлу

В России для изготовления сверл по металлу используют такие материалы, как быстрорежущие стали и твердые сплавы. Перечислим распространенные марки первых.

1. Р9 и Р18. Похожие по характеристикам стали. Первая содержит 9 % вольфрама, а вторая — 18. Сверла из этих сталей хорошо сверлят, не перегреваются и служат долго.
2. Р6М5 (зарубежный аналог — сталь HSS). Сверла по металлу из этой быстрорежущей стали встречаются чаще всего. Она содержит 6 % вольфрама и 5 % молибдена. Инструментами из этого материала обрабатывают:
3. Р6М5К5 (зарубежный аналог — сталь HSS-Co). Этот сплав содержит не только молибден и вольфрам, но и 5 % кобальта. Сверла из стали Р6М5К5 прочнее аналогов из сплава без добавления кобальта.Такими инструментами обрабатывают:

Твердосплавные сверла отличаются от инструментов, изготовленных из быстрорежущей стали, более высокими прочностью и долговечностью. На производство идут 4 вида сплавов.

1. вольфрамокобальтовые (W-Co),
2. титано-вольфрамо-кобальтовые (WC-TiC-Co),
3. титано-тантало-вольфрамо-кобальтовые (WC-TiC-TaC-Co),
4. безвольфрамовые (на основе TiC, TiCN с никель-молибденовой связкой).

Покрытия, улучшающие характеристики сверл

При производстве сверл по металлу для улучшения их свойств на рабочие части и хвостовики наносят два вида покрытий.

1. Нитрид титана. Твердость поверхностных слоев таких сверл увеличивается на 2300 HV. Термостойкость повышается до 600°.
2. Нитрид титана, легированный алюминием. Твердость поверхностных слоев таких сверл увеличивается на 3000 HV. Термостойкость повышается до 900°.

Фотография №2: сверло с покрытием из нитрида титана

Сверлами с такими покрытиями обрабатывают:

1. детали из твердых и улучшенных сплавов,
2. заготовки из ковкого и серого чугуна, в котором графитовые включения имеют шаровидную форму.

Если вам важны максимальные надежность и износостойкость, покупайте именно такие инструменты. Подробную информацию о выборе сверл по металлу вы найдете здесь.

Шнековое сверло — спираль Левиса

Для более точного центрирования на конце свелрла Левиса сделан шнек конусной формы (небольшой буравчик). В зависимости от назначения, основные режущие кромки могут иметь конусную (для металла) или перьевую заточку (для дерева или ГКЛ) и меньший шаг спирали, в отличии от обычного сверла по дереву или металлу.

Что можно сверлить шнековым сверлом

• металл,
• дерево,
• фанеру,
• ДСП, ДВП,
• ГКЛ, ГВЛ, ГКВЛ,

Станки для производства сверл

Перечислим технологические операции изготовления сверл и назовем станки, аппараты и приспособления, которые применяют для обработки, к примеру, заготовок для инструментов с диаметрами от 0,1 до 1 мм, имеющих утолщенные хвостовики.

1. Токарная обработка. Для нее применяют продольно-токарные автоматы 1103.
2. Термическая обработка. Производится в электродных соляных ваннах.
3. ·Отпуск и промывка. Сверла при их выполнении помещают в специальные сетчатые корзины.
4. Шлифование хвостовиков. Применяется шлифовальный станок ЗМ-180 или МФ-63.
5. Доводка рабочих частей сверл. Для этой операции используют специальные доводочные станки типа Штейнель.
6. Шлифование рабочих частей. Выполняется на бесцентрово-шлифовальном станке МФ-63АП при ручной подаче.
7. Шлифование стружечных канавок. Для него предназначен специальный шлифовальный станок МФ-202.
8. Заточка. Проводится на станке 64А с применением бинокулярного микроскопа.

Для производства сверл с диаметрами до 12 мм используют иное оборудование.

1. Шлифование сверл по цилиндрическим поверхностям. Для обработки заготовок с диаметрами до 2 мм применяют станок ЗМ-180 или МФ-63. Более крупные заготовки шлифуют на станке ЗМ-182.
2. Вышлифовка стружечных канавок. Заготовки с диаметрами до 2 мм обрабатывают на станке М-202П или М3460. Для шлифования более крупных сверл применяют станки 3А650, 3А682, 3А683, 3657, 3А684 и 3А684К.
3. Заточка и подточка. Эти операции выполняют на станках 3А681, 3А650 и 3А682.
4. Консервация и упаковка. Для них предназначены специальные аппараты НО-2012, НО-2712 и НО-1894А.

Спиральное сверло

Стальная спираль оканчивующаяся конической рещущей кромкой. Центр конуса острия сверла при сверлении фиксирует положение в заданной точке сверления. Направление спирали сверла, как правило по часовой стрелке. Предназначено для сверления любых материалов.

Что можно сверлить спиральным сверлом

• металл,
• дерево,
• фанеру,
• ДСП, ДВП,
• пластмассу,
• оргстекло,
• ГКЛ, ГВЛ, ГКВЛ,

Особенности изготовления сверл, дополнительные методы улучшения характеристик инструментов

Расскажем об особенностях выполнения самых важных операций, входящих в технологию изготовления сверл, и опишем методы, которые используют для улучшения основных характеристик инструментов.

Термическая обработка

Имеет очень важное значение. От правильности выполнения термической обработки напрямую зависят износостойкость инструмента и качество стали.

Закалку проводят в ваннах с расплавленными солями или в печах (электрических и газовых). В некоторых случаях для изготовления сверл применяют оборудование с вакуумом или восстановительной атмосферой.

Для отпуска используют масла, щелочи, соли и воду. Часто заготовки охлаждают на воздухе.

Обратите внимание! Режимы термообработки имеют особую важность. Поэтому все процессы контролируются автоматически.

Контактная стыковая сварка

Выполняется на специальных электросварочных машинах. Существуют три технологии.

1. Сварка непрерывным оплавлением без подогрева. Технология отличается высокой производительностью. Недостаток — большой расход металла на оплавление и осадку.
2. Сварка с подогревом прерывистым оплавлением. Протекает немного дольше. Расход металла значительно уменьшается.
3. Сварка с подогревом сопротивлением. Металл практически не расходуется, но операция требует высокой квалификации рабочих.

Чаще всего используют второй метод.

Фотография №3: контактно-стыковая сварка

Дополнительные методы улучшения основных характеристик сверл

Перечислим технологии, которые применяют при изготовлении сверл для дополнительного улучшения их свойств.

1. Цианирование. Поверхности рабочих частей насыщают азотом и углеродом. Цианирование повышает прочность инструментов в 2–3 раза.
2. Сульфидирование. Поверхностные слои сверл насыщают серой. Сернистые соединения снижают трение и повышают износостойкость инструментов в 1,5–2 раза.
3. Обработка водяным паром. После нее инструменты помещают в масло. На поверхностях образуются черные пленки окислов. Прочность сверл, прошедших такую обработку, увеличивается вдвое.

Качество свёрл — гарантия их длительного использования

При всём разнообразии выбора, который представлен в специализированных магазинах и на строительных рынках, купить сверло, которое прослужит долго, не так просто как кажется. Необходимо помнить, что дешёвое свёрло не прослужит долго, поэтому нужно выбирать только качественное изделие от надёжного производителя. Качественное свёрло изготавливают из очень качественной инструментальной легированной, быстрорежущей или углеродистой стали, которая является стойкой к изломам. Для его изготовления применяют лишь специальные цельные заготовки. Свёрло по металлу, независимо от того, в какой стране оно произведено, имеет маркировку, на которой указывается его диаметр, оно может подвергаться заточке на станке или вручную.
Опытный мастер, который в своей работе постоянно использует дрель, знает все тонкости и вряд ли ошибется с выбором изделия. Начинающим же есть смысл приобретать сверла по металлу и расходные материалы к ним лишь в специализированных строительных магазинах. Там непрофессиональные строители могут получить консультацию продавца, получить чек и гарантию, что купленный товар действительно соответствует стандартам качества.