Заточка свёрл — все нюансы.
Сверло по металлу является самым распространённым инструментом в любой мастерской, а правильная заточка свёрл позволяет производить сверление легко и быстро, даже если обрабатываемый материал довольно твёрдый. В этой статье, больше рассчитанной на новичков, будет описано почти всё, что связано с правильной заточкой и доводкой сверла по металлу, а так же полезные приспособления, которые ощутимо облегчат эту операцию.
Мало кто знает, что спиральное сверло является более сложным инструментом, чем токарный резец. И каждого уважающего себя мастера в арсенале имеется большое количество спиральных свёрл разного диаметра и длины и все они будут бесполезны, если они не будут правильно заточены. Особенно это важно при сверлении металлов и сплавов, ведь просверлить древесину, какой то пластик, или другой мягкий материал возможно и подзатупившимся сверлом, а с металлами такой фокус не получится.
К тому же заточенное сверло при сверлении древесины может не тупиться достаточно долгое время, а при сверлении металлов и сплавов свёрла приходится постоянно подтачивать и содержать в безукоризненном состоянии. Иначе при сверлении тупым сверлом придётся прилагать большое усилие, а толку всё равно не будет и кончик сверла попросту сгорит. Да и вообще любой опытный мастер отлично знает ощутимую разницу при сверлении тупым и острым сверлом.
Правильно заточенное сверло отлично врезается в металлы и сплавы, даже довольно твёрдые. Но если сверло используется часто, а сплав довольно твёрдый, то даже остро заточенное сверло с каждой минутой будет вгрызаться в материал все медленнее, а усилие давления на инструмент придётся прилагать все сильнее.
С какой скоростью затупится остро заточенное спиральное сверло зависит от нескольких факторов: от твёрдости или вязкости просверливаемого материала, скорости подачи (силы давления), от оборотов шпинделя сверлильного станка или дрели, от состава применяемой смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) и других причин и нюансов.
И если даже один из выше перечисленных факторов окажется неблагоприятным, то острота спирального сверла измеряется минутами. Ну и если необходимо сверлить довольно много отверстий одного диаметра одним сверлом, да ещё и обрабатываемый материал довольно твёрдый, то заточку сверла придётся делать довольно часто, иначе работа превратится в мучение, ну или придётся сделать запас из нескольких новых сверл нужного диаметра, а это лишние затраты.
Поэтому каждый уважающий себя и свой кошелёк мастер, должен уметь затачивать спиральные свёрла правильно. А вот как это сделать и с помощью чего, и будет рассмотрено в этой статье.
О том, что сверло начало тупиться подскажет скрипящий звук, к тому же при этом возрастает усилие, которое нужно сделать на инструмент, чтобы он хоть как то продолжал работать. Но всё же лучше прекратить работу, иначе чем дальше, тем количество выделяемого тепла будет больше, а процесс износа инструмента (его режущих кромок) будет быстрее. К тому же чем больше износятся режущие кромки (грани) сверла, тем сложнее и дольше их восстанавливать.
И процесс затупления возникает с самых краёв углов режущих кромок спирального сверла, так как края режущих кромок не только вгрызаются в материал при сверлении, но ещё и испытывают трение от постоянного соприкосновения с стенками уже просверленного отверстия. Да и скорость резания на краях гораздо больше, чем у центра. Если вовремя не прекратить работу для заточки сверла, то затупление постепенно распространится от краёв на всю поверхность режущих кромок и восстановить их будет уже сложнее.
Геометрия спирального сверла.
Прежде чем перейти непосредственно к правильной заточке сверла, рассмотрим из чего состоит спиральное сверло и его геометрические параметры, так как ознакомившись с ними, новичкам будет гораздо легче производить правильную заточку свёрл.
Как было сказано выше, спиральное сверло — это довольно сложный инструмент, даже сложнее чем токарный резец. Как видно из рисунка 1 а спиральное сверло состоит из рабочей части, шейки и хвостовика. Хвостовик сверла может быть как коническим — конус Морзе, так и цилиндрическим и всё зависит от устройства шпинделя сверлильного станка или дрели.
На рабочей части сверла выполнены две винтовые (спиральные — отсюда и название) канавки, которые образуют два рабочих пера. Так же рабочая часть сверла имеет режущую и цилиндрическую направляющие части с двумя спиральными ленточками, которые обеспечивают направление и центровку сверла в просверливаемом отверстии.
Режущая часть сверла имеет две главные режущие кромки (см. рисунок 1), которые образуются пересечением задних и передних поверхностей и две главные режущие кромки выполняют основную работу резания материала. Также режущая часть имеет поперечную кромку (см. рисунок 1 справа внизу) на перемычке сверла.
Шейка сверла — это промежуточная часть, которая соединяет конический хвостовик и рабочую часть сверла. Шейка может и отсутствовать на спиральных свёрлах небольших диаметров, которые имеют обычный цилиндрический хвостовик.
Хвостовик сверла предназначен для крепления сверла в шпинделе сверлильного станка или в патроне станка или дрели, а также хвостовик служит для передачи крутящего момента от шпинделя (патрона) к рабочей части сверла. Как я отметил чуть выше, хвостовик может быть как коническим, для закрепления в коническом отверстии шпинделя сверлильного станка или в переходной конической втулке с конусом Морзе (об этом я уже писал в подробной статье про сверлильные станки вот тут). Или цилиндрическим, для закрепления в сверлильном патроне.
Лапка на хвостовике не позволяет сверлу провернуться в коническом отверстии шпинделя при больших нагрузках, а также лапка служит упором для выбивания сверла из конического отверстия шпинделя (выбивание производят с помощью клина).
Основные углы спирального сверла.
Основные углы показаны на рисунке 2.
Передний угол ϒ измеряют в плоскости, которая перпендикулярна к главной режущей кромке сверла (эта плоскость указана на рисунке ΙΙ — ΙΙ). Угол ϒ образуется касательной линией АМ, указанной на рисунке 2, к передней поверхности в точке А на режущей кромке и линией АК, которая перпендикулярна к поверхности резания в той же точке.
В разных точках режущей кромки передний угол имеет разные значения. Так если у периферии на наружном диаметре сверла угол имеет наибольшую величину в 20-30º, то при приближении к вершине сверла он уменьшается до величины, которая близка к нулю.
Задний угол α измеряется в плоскости, которая касательна к цилиндрической поверхности, ось которой совпадает с осью сверла ( плоскость указана на рисунке Ι — Ι). Задний угол α образуется касательной к задней поверхности в точке А на режущей кромке сверла и касательной в той же точке к поверхности резания.
Задние углы у спирального сверла разные для различных сечений по диаметру сверла. У периферии задние углы как правило меньше 6 — 8º, а у перемычки могут достигать 30º.
Угол наклона поперечной кромки ψ образован между проекциями поперечной кромки (см. рисунок 1 б) и главными режущими кромками на плоскость, которая перпендикулярна оси сверла.
Для того, чтобы повысить стойкость спирального сверла (свёрл) диаметром более 12 мм практикуют двойную заточку свёрл и при этом режущие кромки сверла имеют форму ломаной линии (см. рисунок 3). При этом основной угол 2φ равен 116º-118º — это для чугуна и стали, а на участке В, который равен 0,18 — 0,22 D мм. ещё затачивается второй угол при вершине сверла 2φο — он равен 70 — 75º.
Следует отметить, что стойкость с двойной заточкой свёрл получатся примерно в два раза больше, чем при обычной заточке. А это значит, что скорость резания у спиральных свёрл с двойной заточкой примерно на 15% больше, чем рекомендуется обычно в специальных таблицах нормативов для свёрл с обычной заточкой.
Рекомендуемая форма заточки и подточки спиральных свёрл, в зависимости от диаметра и обрабатываемого материала, показана в таблице 1 ниже.
Угол наклона винтовой канавки ω — это угол, который заключён между направлением оси сверла и касательной к ленточке сверла. А величина этого угла составляет примерно от 18 до 30º. Следует отметить, что для спиральных свёрл маленьких диаметров (от 0,25 — 3 мм) угол наклона винтовой канавки ω делают от 18 до 25º. Ну а для спиральных свёрл с бóльшим диаметром (от 10 мм и более) угол наклона винтовой канавки ω равен 30º.
Угол при вершине сверла 2φ — это угол, который заключён между режущими кромками и в зависимости от свойств обрабатываемого материала желательно принимать следующие значения угла 2φ:
- при сверлении стали, чугуна и твёрдых бронз угол 2φ равен 116 — 118º.
- при сверлении мягких бронз и латуней угол 2φ равен 130º.
- при сверлении силумина, алюминия или баббита угол 2φ равен 140º.
- при сверлении меди угол 2φ равен 125º.
- при сверлении целлулоида, эбонита и других пластиков угол 2φ равен 85-90º.
А в целях уменьшения усилия при сверлении и обеспечения нормального процесса образования стружки, применяют две специальные подточки, которые показаны в таблице 2 ниже.
Первая подточка — это подточка поперечной кромки сверла и она осуществляется с обеих её сторон на длину L.
Вторая подточка — это подточка ленточки сверла на длине L¹. При этом ширина ленточки делают уменьшенной до размеров примерно ƒ равной 0,2 — 0,4 мм. И такая подточка уменьшает трение ленточки о стенки просверливаемого отверстия.
В таблице 2 чуть ниже приведены данные об нужных углах и других элементах при заточке сверла (свёрл).
Новаторские (и не только) способы заточки сверла.
На рисунке 4 показана заточка сверла конструкции В.И. Жирова, которая имеет двойную заточку и позволяет сверлить с довольно большими подачами. Кроме двойной заточки это сверло имеет и сильно подточенную перемычку и поперечное лезвие у этого сверла вообще отсутствует. От этого ощутимо уменьшаются осевые усилия и облегчается процесс резания материала при сверлении.
Сверло конструкции Жирова
Такую заточку сверла желательно применять для сверления чугунов и других хрупких материалов и при их сверлении значения подач инструмента берутся в полтора раза бóльшими, чем при сверлении свёрлами с обычной заточкой.
Ещё один новаторский способ заточки по способу Е.Я. Есиновича показан на рисунке 5. Довольно давно, ещё в 60-х годах прошлого века он начал прорезать на главных режущих кромках две стружко-разделительные канавки.
При сверлении эти канавки отлично дробят стружку и от этого облегчается вывод стружки из отверстия (особенно из глубокого) во время сверления.
Сверло конструкции Есиновича
Так же при таком способе заточки ощутимо улучшаются условия охлаждения инструмента и всё это повышает производительность труда при сверлении, особенно при сверлении глубоких отверстий.
На рисунке 6 показана заточка сверла для сверления отверстий в стенках труб и в листовом материале из цветного металла. Если сверлить стенки труб и листовой материал обычными свёрлами, то внутри трубы или с обратной стороны стального листа образуются довольно крупные заусенцы, удалить которые в трубах (или в порогах и других закрытых полостях кузова автомобиля) довольно проблематично.
Заточка сверла для сверления отверстий в стенках труб из цветных металлов.
А изображённое на рисунке 6 сверло позволяет сверлить почти без заусенцев, так как такое сверло на выходе из отверстия не вытягивает заусенцы, а образует с помощью торца А остаток металла в виде тонкой шайбы.
Также для качественного сверления листового материала (например для отверстий в кузове машины при замене порогов — заточка с выступающей вершинкой, а также для сверления различных пластиков, фанеры, МДФ, дерева применяется заточка сверла показанная на рисунке 7. И как видно на рисунке 7 сверло имеет острые подрезающие кромки вогнутой по радиусу формы (радиус R) и кромка криволинейной формы имеет глубину профиля h.
Заточка сверла для сверления отверстий в листовом металле, пластике, фанере, дереве…
А ленточки подточены на длину L¹ и эта длина должна быть примерно на 5 — 10 мм больше длины отверстия, которое сверлится. Ну а поперечную кромку подтачивают со стороны передних поверхностей под углом в 10º.
При заточке свёрл с выступающей вершинкой (как на рисунке 7б) высота выступа h для свёрл диаметром от 15 до 18 мм составляет примерно 3-4 мм, а уголки сверла должны выступать над впадиной на величину h¹, которая равна не менее 1,8 мм.
Заточка свёрл — нюансы правильной заточки.
Для начала не помешает запомнить новичкам, что затачивать свёрла следует так, чтобы поперечное лезвие перемычки сверла получилось острым, а не закруглённым. Заточка сверла показана на рисунке 8 и как видно из рисунка заточка осуществляется по задней поверхности.
А получение нужных величин геометрии спирального сверла основано на том, что задние поверхности инструмента являются частями конических поверхностей воображаемых конусов, ну а режущие кромки сверла должны совпадать с образующими этих конусов. А оси воображаемых конусов должны быть взаимно перпендикулярны и составлять с осью сверла угол β который равен 45º.
При заточке передняя торцовая плоскость круга заточного станка (о заточных станках и шлифовальных кругах подробно вот тут) должна совпадать с образующей воображаемого заточного конуса, осью которого является ось поворота головки заточного станка.
Затачиваемое спиральное сверло, зажатое в головке станка под углом β к её оси, совершает в процессе заточки вокруг этой оси качательное движение. А получение разных углов при вершине сверла 2φ осуществляется за счёт изменения угла при вершине заточного конуса (из этого следует, что φ = α+β).
Ну, а если к примеру, повернуть суппорт с расположенной в нём осью качания головки станка и установить угол α =13º, тогда при заточке сверла получим нормальный угол при вершине, то есть: 2φ=2α+2β=2×45º=116º.
И ещё при заточке следует правильно зажимать сверло в кулачках головки станка, чтобы сверло было зажато именно по ленточкам. А расстояние ι от периферийных точек режущих кромок сверла до зажимных кулачков (или губок) следует выбирать по таблице 3, опубликованной ниже.
Подточку перемычки и ленточки у спирального сверла производят как правило вручную, при помощи шлифовального круга с немного сточенными (закруглёнными) кромками. Ну а что касается применяемых абразивных кругов, то для заточки свёрл из быстрорежущих и углеродистых сталей применяют шлифовальные круги из электрокорунда (на керамической связке) твёрдость таких кругов СМ1, а зернистость от 63 до 80 — это для предварительной обработки. Для окончательной обработки зернистость конечно же меньше и составляет от 32 до 50.
Ну а правильность заточки контролируют с помощью специальных шаблонов, например как на рисунке 9 (на рисунке показан контроль правильности заточки свёрл с помощью шаблона: а — для проверки угла 2φ, б — для проверки угла ψ).
Ну а у кого нет специализированного заточного станка для заточки свёрл, то можно использовать обычный наждак и простое приспособление показанное на рисунке 10, в котором делается (сверлится) нужный угол для установки сверла.
заточка свёрл с помощью простого приспособления
Вот вроде бы и всё, надеюсь многие новички найдут в этой статье что то полезное для себя и заточка свёрл для них уже будет не такой сложной операцией, успехов всем.