Цилиндрические сверла по металлу
Просверлить металл – задача, возникающая достаточно часто в повседневной жизни, будь то быт, либо производство. Многие задаются вопросом, чем сверлить металл? Для этого вам потребуется дрель, возможно электрическая, в некоторых случаях и ручная, если работу нужно выполнить вдали от источника электричества. И, конечно же, потребуется сверло по металлу.
Диаметр сверл может быть абсолютно различным, начиная от 0,5мм, заканчивая огромными коническими сверлами более 80мм. Шаг сверл, как правило, 0,1мм, иногда встречаются сверла с шагом 0,05. Значит, возможно высверлить именно тот диаметр отверстия, который вам необходим.
Обычная стандартная дрель, чаще всего имеет патрон, зажимающий сверла от 1,5 до 13 мм, реже до 16мм, иногда до 10мм (маломощные). При необходимости зажать сверло меньшего диаметра, необходимо докупать специальный патрон, для небольших диаметров. Очень редко в бытовых условиях возникает такая необходимость, чаще всего, отверстия такого диаметра нужны при сверлении и пайке микросхем. Если нужно отверстие более 13мм, вам понадобится сверло с расточенным хвостовиком, т.е. диаметр хвостовика такого сверла меньше чем сам диаметр режущей части. Но и мощность дрели потребуется приличная (от 800 Вт), проворачивать такие сверла двигателю непросто. И патрон у дрели желательно, чтобы был с ключом, а не быстрозажимной, так как зажим заметно мощнее.
Отверстия больших диаметров возможно сделать только на специальных станках, такие сверла имеют конический хвостовик, не как обычные – цилиндрический. Хвостовик имеет 5 размеров конуса. И чем больше диаметр сверла, тем больше конус (хвостовик). Так например, сверла от 6-10мм имеют первый конус, 12-22мм – второй, самые большие – пятый.
Встречаются и такие дрели, имеющие возможность сверлить коническими сверлами, к примеру фирма «Rebir» выпускает такую модель. Вполне реально высверлить отверстие до 22 мм, конус такого сверла будет второй. Так же эта модель оснащена патроном для обычных сверл – цилиндрических, мощность ее 1200 Вт.
Конические сверла по металлу
Как же правильно сверлить металл? Делать это нужно на невысоких оборотах (до 1000/мин), иначе сверла будут быстро закатываться (тупиться). Начинать надо аккуратно, предварительно можно воспользоваться кернером, чтобы сверло не смещалось в начале сверления.
Цена на сверла: может быть абсолютно разной. К примеру, недорогое сверло 6мм стоит 15 руб., а качественное немецкое 50 руб., твердосплавное может стоить еще дороже. Конические заметно дороже цилиндрических, 6мм хорошего качества может стоить более 100 руб.
В наше время приобретение сверл не должно вызвать особого труда. Это можно сделать как в магазинах по продаже инструмента, так и через сеть интернет.
Работа по сверлению отверстий в металле, в зависимости от вида отверстий и свойств металла, может выполняться разным инструментом и с использованием различных приёмов.
О способах сверления, инструментарии, а также о технике безопасности при выполнении этих работ мы хотим вам рассказать.Сверление отверстий в металле может понадобиться при ремонте инженерных систем, бытовой техники, автомобиля, создании конструкций из листовой и профильной стали, конструировании поделок из алюминия и меди, при изготовлении плат для радиоаппаратуры и во многих других случаях. Важно понимать, какой инструмент нужен для каждого вида работ, чтобы отверстия получились нужного диаметра и в строго намеченном месте, и какие меры безопасности помогут избежать травм.
Инструменты, приспособления, сверла
Основными инструментами для сверления являются ручные и электрические дрели, а также, при возможности, сверлильные станки. Рабочий орган этих механизмов - сверло - может иметь различную форму.
Различают сверла:
- спиральные (наиболее распространённые);
- винтовые;
- коронки;
- конусные;
- перовые и т. д.
Производство свёрл различной конструкции нормируется многочисленными ГОСТами. Свёрла до Ø 2 мм не имеют маркировку, до Ø 3 мм - на хвостовике указано сечение и марка стали, большие диаметры могут содержать дополнительную информацию. Для получения отверстия определённого диаметра нужно взять сверло на несколько десятых миллиметра меньше. Чем лучше заточено сверло, тем меньше разница между этими диаметрами.
Свёрла отличаются не только диаметром, но и длиной - производятся короткие, удлинённые и длинные. Важной информацией является и предельная твёрдость обрабатываемого металла. Хвостовик свёрл может быть цилиндрическим и коническим, что следует иметь в виду при подборе сверлильного патрона или переходной втулки.
1. Сверло с цилиндрическим хвостовиком. 2. Сверло с коническим хвостовиком. 3. Сверло с мечиком для резьбы. 4. Центровое сверло. 5. Сверло с двумя диаметрами. 6. Центровочное сверло. 7. Коническое сверло. 8. Коническое многоступенчатое сверло
Для некоторых работ и материалов требуется выполнение специальной заточки. Чем твёрже обрабатываемый металл, тем острее должна быть заточена кромка. Для тонколистового металла обычное спиральное сверло может не подойти, понадобится инструмент со специальной заточкой. Подробные рекомендации для различного типа свёрл и обрабатываемых металлов (толщина, твёрдость, тип отверстия) достаточно обширны, и в этой статье мы их рассматривать не будем.
Различные типы заточки сверла. 1. Для жёсткой стали. 2. Для нержавеющей стали. 3. Для меди и медных сплавов. 4. Для алюминия и алюминиевых сплавов. 5. Для чугуна. 6. Бакелит
1. Стандартная заточка. 2. Свободная заточка. 3. Разбавленная заточка. 4. Тяжёлая заточка. 5. Раздельная заточка
Для закрепления деталей перед сверлением используют тиски, упоры, кондукторы, уголки, прихваты с болтами и другие приспособления. Это не только требование безопасности, так на самом деле удобнее, и отверстия получаются более качественные.
Для снятия фасок и обработки поверхности канала пользуются зенковкой цилиндрической или конической формы, а для наметки точки под сверление и чтобы сверло «не соскочило» - молоток и кернер.
Совет! Лучшими свёрлами до сих пор считаются выпущенные в СССР - точное следование ГОСТ по геометрии и составу металла. Хороши и немецкие Ruko с титановым напылением, а также свёрла от Bosch - проверенное качество. Хорошие отзывы о продукции Haisser - мощные, как правило, большого диаметра. Достойно показали себя свёрла «Зубр», особенно серии «Кобальт».
Режимы сверления
Очень важно правильно закрепить и направить сверло, а также выбрать режим резания.
При выполнении отверстий в металле сверлением важными факторами являются количество оборотов сверла и усилие на подачу, прилагаемое к сверлу, направленное по его оси, обеспечивающее заглубление сверла при одном обороте (мм/об). При работе с различными металлами и свёрлами рекомендуются различные режимы резания, причём чем твёрже обрабатываемый металл и чем больше диаметр сверла, тем меньше рекомендуемая скорость резания. Показатель правильного режима - красивая, длинная стружка.
Воспользуйтесь таблицами, чтобы правильно выбрать режим и не затупить сверло преждевременно.
| Подача S 0 , мм/об | Диаметр сверла D, мм | |||||||||
| 2,5 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 146 | 20 | 25 | 32 | |
| Скорость резания v, м/мин | ||||||||||
| При сверлении стали | ||||||||||
| 0,06 | 17 | 22 | 26 | 30 | 33 | 42 | - | - | - | - |
| 0,10 | - | 17 | 20 | 23 | 26 | 28 | 32 | 38 | 40 | 44 |
| 0,15 | - | - | 18 | 20 | 22 | 24 | 27 | 30 | 33 | 35 |
| 0,20 | - | - | 15 | 17 | 18 | 20 | 23 | 25 | 27 | 30 |
| 0,30 | - | - | - | 14 | 16 | 17 | 19 | 21 | 23 | 25 |
| 0,40 | - | - | - | - | - | 14 | 16 | 18 | 19 | 21 |
| 0,60 | - | - | - | - | - | - | - | 14 | 15 | 11 |
| При сверлении чугуна | ||||||||||
| 0,06 | 18 | 22 | 25 | 27 | 29 | 30 | 32 | 33 | 34 | 35 |
| 0,10 | - | 18 | 20 | 22 | 23 | 24 | 26 | 27 | 28 | 30 |
| 0,15 | - | 15 | 17 | 18 | 19 | 20 | 22 | 23 | 25 | 26 |
| 0,20 | - | - | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 |
| 0,30 | - | - | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 19 |
| 0,40 | - | - | - | - | 14 | 14 | 15 | 16 | 16 | 17 |
| 0,60 | - | - | - | - | - | - | 13 | 14 | 15 | 15 |
| 0,80 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 13 |
| При сверлении алюминиевых сплавов | ||||||||||
| 0,06 | 75 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 0,10 | 53 | 70 | 81 | 92 | 100 | - | - | - | - | - |
| 0,15 | 39 | 53 | 62 | 69 | 75 | 81 | 90 | - | - | - |
| 0,20 | - | 43 | 50 | 56 | 62 | 67 | 74 | 82 | – | – |
| 0,30 | - | - | 42 | 48 | 52 | 56 | 62 | 68 | 75 | - |
| 0,40 | - | - | - | 40 | 45 | 48 | 53 | 59 | 64 | 69 |
| 0,60 | - | - | - | - | 37 | 39 | 44 | 48 | 52 | 56 |
| 0,80 | - | - | - | - | - | - | 38 | 42 | 46 | 54 |
| 1,00 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 42 |
Таблица 2. Поправочные коэффициенты
Таблица 3. Обороты и подача при различном диаметре сверла и сверлении углеродистой стали
Виды отверстий в металле и способы их сверления
Виды отверстий:
- глухие;
- сквозные;
- половинчатые (неполные);
- глубокие;
- большого диаметра;
- под внутреннюю резьбу.
Отверстия под резьбу требуют определения диаметров с допусками, установленными в ГОСТ 16093–2004. Для распространённых метизов расчёт приведен в таблице 5.
Таблица 5. Соотношение метрической и дюймовой резьбы, а также подбор размера отверстия для засверливания
| Метрическая резьба | Дюймовая резьба | Трубная резьба | |||||||
| Диаметр резьбы | Шаг резьбы, мм | Диаметр отверстия под резьбу | Диаметр резьбы | Шаг резьбы, мм | Диаметр отверстия под резьбу | Диаметр резьбы | Диаметр отверстия под резьбу | ||
| мин. | макс. | мин. | макс. | ||||||
| М1 | 0,25 | 0,75 | 0,8 | 3/16 | 1,058 | 3,6 | 3,7 | 1/8 | 8,8 |
| М1,4 | 0,3 | 1,1 | 1,15 | 1/4 | 1,270 | 5,0 | 5,1 | 1/4 | 11,7 |
| М1,7 | 0,35 | 1,3 | 1,4 | 5/16 | 1,411 | 6,4 | 6,5 | 3/8 | 15,2 |
| М2 | 0,4 | 1,5 | 1,6 | 3/8 | 1,588 | 7,7 | 7,9 | 1/2 | 18,6 |
| М2,6 | 0,4 | 2,1 | 2,2 | 7/16 | 1,814 | 9,1 | 9,25 | 3/4 | 24,3 |
| М3 | 0,5 | 2,4 | 2,5 | 1/2 | 2,117 | 10,25 | 10,5 | 1 | 30,5 |
| М3,5 | 0,6 | 2,8 | 2,9 | 9/16 | 2,117 | 11,75 | 12,0 | - | - |
| М4 | 0,7 | 3,2 | 3,4 | 5/8 | 2,309 | 13,25 | 13,5 | 11/4 | 39,2 |
| М5 | 0,8 | 4,1 | 4,2 | 3/4 | 2,540 | 16,25 | 16,5 | 13/8 | 41,6 |
| М6 | 1,0 | 4,8 | 5,0 | 7/8 | 2,822 | 19,00 | 19,25 | 11/2 | 45,1 |
| М8 | 1,25 | 6,5 | 6,7 | 1 | 3,175 | 21,75 | 22,0 | - | - |
| М10 | 1,5 | 8,2 | 8,4 | 11/8 | 3,629 | 24,5 | 24,75 | - | - |
| М12 | 1,75 | 9,9 | 10,0 | 11/4 | 3,629 | 27,5 | 27,75 | - | - |
| М14 | 2,0 | 11,5 | 11,75 | 13/8 | 4,233 | 30,5 | 30,5 | - | - |
| М16 | 2,0 | 13,5 | 13,75 | - | - | - | - | - | - |
| М18 | 2,5 | 15,0 | 15,25 | 11/2 | 4,333 | 33,0 | 33,5 | - | - |
| М20 | 2,5 | 17,0 | 17,25 | 15/8 | 6,080 | 35,0 | 35,5 | - | - |
| М22 | 2,6 | 19,0 | 19,25 | 13/4 | 5,080 | 33,5 | 39,0 | - | - |
| М24 | 3,0 | 20,5 | 20,75 | 17/8 | 5,644 | 41,0 | 41,5 | - | - |
Сквозные отверстия
Сквозные отверстия пронизывают заготовку полностью, образуя в ней проход. Особенностью процесса является защита поверхности верстака или столешницы от выхода сверла за пределы заготовки, что может повредить и само сверло, а также снабдить заготовку «заусенцем» - гартом. Чтобы этого избежать, применяют следующие способы:
- используют верстак с отверстием;
- подкладывают под деталь прокладку из дерева или «сэндвич» - дерево+металл+дерево;
- подкладывают под деталь металлический брусок с отверстием для свободного прохода сверла;
- снижают скорость подачи на последнем этапе.
Последний способ обязателен при высверливании отверстий «по месту», чтобы не повредить близко расположенные поверхности или детали.
Отверстия в тонколистовом металле вырезаются перовыми свёрлами, потому как спиральное сверло повредит края заготовки.
Глухие отверстия
Такие отверстия выполняются на определённую глубину и не пронизывают заготовку насквозь. Отмерить глубину можно двумя способами:
- ограничивая длину сверла втулочным упором;
- ограничивая длину сверла патроном с регулируемым упором;
- пользуясь линейкой, закреплённой на станке;
- комбинацией способов.
Некоторые станки снабжены системой автоматической подачи на заданную глубину, после чего механизм останавливается. В процессе сверления может потребоваться несколько раз остановить работу, чтобы удалить стружку.
Отверстия сложной формы
Отверстия, расположенные на краю заготовки (половинчатые) можно выполнять, соединив гранями и зажав тисками две заготовки или заготовку и прокладку и высверлив полное отверстие. Прокладка должна быть выполнена из такого же материала, что и обрабатываемая заготовка, иначе сверло будет «уходить» в сторону наименьшего сопротивления.
Сквозное отверстие в уголке (профильный металлопрокат) выполняют, зафиксировав заготовку в тисках и используя деревянную прокладку.
Сложнее выполнить сверление цилиндрической заготовки по касательной. Процесс разделяется на две операции: подготовка перпендикулярной отверстию площадки (фрезеровка, зенковка) и собственно сверление. Высверливание отверстий в поверхностях, расположенных под углом, также начинают с подготовки площадки, после чего вставляют деревянную прокладку между плоскостями, образуя треугольник, и сверлят отверстие сквозь угол.
Полые детали просверливают, заполнив полость пробкой из древесины.
Отверстия с уступами получают с использованием двух техник:
- Рассверливание. Отверстие высверливается на всю глубину сверлом наименьшего диаметра, после чего на заданную глубину рассверливают свёрлами диаметрами от меньшего к большему. Достоинство метода - хорошо отцентрованное отверстие.
- Уменьшение диаметра. На заданную глубину высверливается отверстие максимального диаметра, затем свёрла меняются с последовательным уменьшением диаметра и углублением отверстия. При этом методе легче контролировать глубину каждой ступени.
1. Рассверливание отверстия. 2. Уменьшение диаметра
Отверстия большого диаметра, кольцевое высверливание
Получение отверстий большого диаметра в массивных заготовках, толщиной до 5–6 мм, дело трудоёмкое и затратное. Относительно небольшие диаметры - до 30 мм (максимум 40 мм) можно получить, используя конусные, а лучше ступенчато-конусные свёрла. Для отверстий большего диаметра (до 100 мм) понадобятся полые биметаллические коронки или коронки с твердосплавными зубьями с центровочным сверлом. Причём мастера традиционно в этом случае рекомендуют Bosch, в особенности на твёрдом металле, например, стали.
Такое кольцевое высверливание менее энергозатратное, но может быть более затратным финансово. Помимо свёрл важна мощность дрели и возможность работы на самых низких оборотах. Причём чем толще металл, тем сильнее захочется выполнить отверстие на станке, а при большом количестве отверстий в листе толщиной более 12 мм лучше сразу искать такую возможность.
В тонколистовой заготовке отверстие большого диаметра получают с помощью узкозубых коронок или фрезой, закреплённой на «болгарке», но края в последнем случае оставляют желать лучшего.
Глубокие отверстия, СОЖ
Иногда требуется выполнить глубокое отверстие. В теории, это такое отверстие, длина которого в пять раз больше диаметра. На практике, глубоким называют сверление, требующее принудительного периодического удаления стружки и применения СОЖ (смазочно-охлаждающих жидкостей).
В сверлении СОЖ нужны в первую очередь для снижения температуры сверла и заготовки, которые нагреваются от трения. Поэтому при получении отверстий в меди, которая обладает высокой теплопроводностью и сама способна отводить тепло, СОЖ можно не применять. Относительно легко и без смазки сверлится чугун (кроме высокопрочных).
На производстве в качестве СОЖ применяют индустриальные масла, синтетические эмульсии, эмульсолы и некоторые углеводороды. В домашних мастерских можно использовать:
- технический вазелин, касторовое масло - для мягких сталей;
- хозяйственное мыло - для алюминиевых сплавов типа Д16Т;
- смесь керосина с касторовым маслом - для дюралюминия;
- мыльную воду - для алюминия;
- скипидар, разведённый спиртом - для силумина.
Универсальная охлаждаемая жидкость может быть приготовлена самостоятельно. Для этого нужно растворить 200 г мыла в ведре воды, добавить 5 ложек машинного масла, можно отработанного, и прокипятить раствор до получения мыльной однородной эмульсии. Некоторые мастера для снижения трения используют свиное сало.
| Обрабатываемый материал | Смазочно-охлаждающая жидкость |
| Сталь: | |
| углеродистая | Эмульсия. Осернённое масло |
| конструкционная | Осернённое масло с керосином |
| инструментальная | Смешанные масла |
| легированная | Смешанные масла |
| Чугун ковкий | 3-5%-ная эмульсия |
| Чугунное литье | Без охлаждения. 3-5%-ная эмульсия. Керосин |
| Бронза | Без охлаждения. Смешанные масла |
| Цинк | Эмульсия |
| Латунь | Без охлаждения. 3-5%-ная эмульсия |
| Медь | Эмульсия. Смешанные масла |
| Никель | Эмульсия |
| Алюминий и его сплавы | Без охлаждения. Эмульсия. Смешанные масла. Керосин |
| Нержавеющие, жаропрочные сплавы | Смесь из 50% осернённого масла, 30% керосина, 20% олеиновой кислоты (или 80% сульфофрезола и 20% олеиновой кислоты) |
| Волокнит, винипласт, оргстекло и так далее | 3-5%-ная эмульсия |
| Текстолит, гетинакс | Обдувка сжатым воздухом |
Глубокие отверстия могут быть выполнены сплошным и кольцевым сверлением, причём в последнем случае центральный стержень, образованный вращением коронки, выламывают не целиком, а частями, ослабив его дополнительными отверстиями малого диаметра.
Сплошное сверление выполняется в хорошо зафиксированной заготовке спиральным сверлом, в каналы которого подается СОЖ. Периодически, не останавливая вращение сверла, нужно его извлекать и очищать полость от стружки. Работа спиральным сверлом выполняется поэтапно: сначала берут короткое и надсверливают отверстие, которое затем заглубляют сверлом соответствующего размера. При значительной глубине отверстия желательно пользоваться направляющими кондукторными втулками.
При регулярном высверливании глубоких отверстий можно рекомендовать приобретение специального станка с автоматической подачей СОЖ к сверлу и точной отцентровкой.
Сверление по разметке, шаблону и кондуктору
Сверлить отверстия можно по выполненной разметке или без неё - с применением шаблона или кондуктора.
Разметка выполняется кернером. Ударом молотка намечается место для острия сверла. Фломастером тоже можно отметить место, но отверстие нужно ещё и для того, чтобы острие не сдвигалось от намеченной точки. Работа выполняется в два этапа: предварительное сверление, контроль отверстия, окончательное сверление. Если сверло «ушло» от намеченного центра, узким зубилом делаются насечки (канавки), направляющие острие в заданное место.
Для определения центра цилиндрической заготовки пользуются квадратным кусочком жести, согнутым под 90° так, чтобы высота одного плеча составляла приблизительно один радиус. Прикладывая уголок с разных сторон заготовки, проведите карандашом вдоль края. В результате у вас образуется область вокруг центра. Найти центр можно по теореме - пересечением перпендикуляров от двух хорд.
Шаблон нужен при выполнении серии однотипных деталей с несколькими отверстиями. Им удобно пользоваться для пачки тонколистовых заготовок, соединённых струбциной . Так одновременно можно получить несколько просверленных заготовок. Вместо шаблона иногда используют чертёж или схему, например, при изготовлении деталей для радиоаппаратуры.
Кондуктором пользуются, когда очень важна точность выдерживания расстояний между отверстиями и строгая перпендикулярность канала. При сверловке глубоких отверстий или при работе с тонкостенными трубками кроме кондуктора могут применяться направляющие, фиксирующие положение дрели относительно поверхности металла.
При работе с электроинструментом важно помнить о безопасности человека и не допускать преждевременного износа инструмента и возможного брака. В связи с этим мы собрали некоторые полезные советы:
- Перед работой нужно проверить крепления всех элементов.
- Одежда при работе на станке или с электродрелью не должна быть с элементами, способными попасть под действие вращающихся частей. Глаза от стружки защитите очками.
- Сверло при приближении к поверхности металла должно уже вращаться, иначе оно быстро затупится.
- Вынимать сверло из отверстия нужно, не выключая дрель, по возможности снижая обороты.
- Если сверло не углубляется в металл, значит, его твёрдость ниже, чем у заготовки. Повышенную твёрдость у стали можно выявить, проведя по образцу напильником - отсутствие следов свидетельствует о повышенной твёрдости. В этом случае сверло нужно выбирать из твёрдого сплава с присадками и работать на низких оборотах с небольшой подачей.
- Если сверло маленького диаметра плохо закрепляется в патроне, намотайте на его хвостовик несколько оборотов латунной проволоки, увеличив диаметр для захвата.
- Если поверхность заготовки полированная, наденьте фетровую шайбу на сверло, чтобы гарантировано не нанести царапины даже при соприкосновении с патроном дрели. При закреплении заготовок из полированной или хромированной стали, используйте прокладки из ткани или кожи.
- При изготовлении глубоких отверстий прямоугольный кусочек пенопласта, насаженный на сверло, может служить измерителем и одновременно, вращаясь, сдувать мелкую стружку.
Обработка металла относится к числу достаточно сложных операций. Сверление может потребоваться при выполнении ремонта помещений или собственного автомобиля, а также изготовления различных конструкций на дачном участке. Как и в случае с любыми другими отверстиями нам потребуется ручная дрель, которая может быть дополнена различными дополнительными устройствами. Хотя дрель и является очень популярным и востребованным инструментом, имеющийся практически в каждом доме, требуется обладать немалым опытом именно в плане обработки металла. В нашей статье мы расскажем о сверлении металла, сверлах и некоторых особенностях этого трудоемкого процесса.
Инструменты и сверла – что нам потребуется для сверления
Сверление отверстий в металле представляет собой особую технологию, которая заключается в снятия определенного слоя материала за счет одновременного вращательного и поступательного движения сверла. Необходимо зафиксировать дрель в одном положении, чтобы сверло не шевелилось при работе. Именно это является главным условием правильного и безопасного выполнения работ. Чтобы ось дрели оказалась в фиксированном положении, можно воспользоваться одним из многочисленных приспособлений, речь о которых пойдет ниже.
Нам потребуются следующие инструменты для работы с металлом:
- Дрель ручная или электрическая
- Спиральное сверло
- Молоток
- Кернер
- Защитные очки и перчатки
Достичь успеха в планируемом мероприятии будет невозможно без соответствующего сверла. Выбор данного элемента – очень важный момент, ведь различные сверла подбираются исхода из свойств металла, а также диаметра будущего отверстия. Свёрла обычно производятся из быстрорежущей стали. Самыми распространенными считаются изделия, изготовленные из стали марки Р6М5. В некоторых случаях используются кобальтовые добавки, которые способствуют увеличению долговечности и износостойкости сверла. В таком случае в маркировке товара появляется литера К. Для очень твердых металлов применяются сверла, оборудованные небольшой напайкой на кончике, что обеспечивает необходимый уровень сверления материала.
Следует знать, что далеко не все дрели способны проделать именно те отверстия, которые вам требуются. Так, производителя обычно указывают соответствующую информацию в руководстве по эксплуатации. К примеру, просверлить отверстие большого диаметра дрелью, мощность которой составляет 700 Вт, не получится. Ведь данное оборудование предназначено для создания отверстия максимального размера 13 мм в поперечнике.
Приспособления для дрелей – как облегчить себе жизнь
Сверление металла вызывает трудности у многих людей, даже опытных мастеров. Одна из причин заключается в физической сложности самого процесса. Ведь необходимо в течение длительного времени держать тяжелую дрель под прямым углом в четко зафиксированном положении. Однако всегда можно воспользоваться дополнительными приспособлениями, призванными облегчить весь процесс.
В строительных магазинах можно приобрести следующие механизмы для перпендикулярного сверления отверстия в металлических изделиях:
- 1. Кондукторы для сверления
- 2. Направляющие для дрели
- 3. Стойки для дрели
Огромной популярностью пользуются кондукторы, именно с их помощью специалисты делают отверстия в изделиях. Сам механизм представляет собой своеобразный бокс, удобный для удержания, в котором расположены направляющие втулки. Подходит для работы со сверлами различных диаметров. Втулки выполняются из очень твердых сортов металла, гораздо более твердого, нежели само сверло. Поэтому не стоит волноваться, что при работе с дрелью они повредятся.
Вам требуется всего лишь расположить кондуктор над местом будущего отверстия, предварительного отмеченного кернером, после чего включить дрель. Сверло будет прочно зафиксировано втулками, поэтому от заданного направления оно не уйдет. Особенно полезным кондуктор считается при сверлении цилиндрической формы, к примеру, труб, поскольку наконечник сверла постоянно соскальзывает с округлой формы трубы.
Также можно приобрести направляющие для ручной дрели – это полезный опорный механизм, где дрель фиксируется за шейку для достижения неподвижности во время работы. Подошва, удерживаемая свободной рукой, устанавливается на самой заготовке. При таком положении дел инструмент перемещается исключительно вертикально, без малейших отклонений или перекосов.
На сегодняшний день выпускаются универсальные конструкции, оборудованные угловым держателем. Благодаря этому вы сможете сверлить отверстия дрелью даже под углом. Правда, в случае с металлом сверлить под углом при помощи направляющих очень сложно, поскольку боковые перегрузки практически сразу же ломают сверло. Поэтому необходимо позаботиться о покупке изделия из твердого металла.
Еще одно приспособление, которое упрощает процесс изготовления отверстий, называется стационарная стойка. По своей сути, данное оборудование представляет собой несколько упрощенный сверлильный станок, правда, с меньшим функционалом, но и существенно меньшей стоимостью. Дрель двигается по штанге при помощи рычага. Для фиксации заготовки используются струбцины или тиски. По качеству сверления данный агрегат находится на порядок выше прочих своих конкурентов. Однако его цена также выше по сравнению с кондукторами или направляющими.
Глубокие отверстия – в чем их особенность
Процесс сверления отверстий в изделиях из металла существенно отличается в зависимости от толщины заготовки. Глубокие отверстия сделать гораздо сложнее по сравнению с обычными. Специалисты для таких случаев используют токарные станки, причем вращаться должна именно заготовка, а не само сверло на станке. Важным моментом является отвод отходов и стружки из детали, а также охлаждение сверла.
Естественно, в домашних условиях воспользоваться токарным станком вряд ли получится. Единственный выход из положения – это приобретение направляющих для дрели, которые были описаны выше. Длина сверла имеет большое значение, поскольку сверло может делать отверстия лишь на две трети своей длины. Так что требуется приобрести длинное сверло, но достаточно прочное, которое не сломается под воздействием огромных перегрузок.
При отсутствии направляющих можно постараться сверлить и без данного оборудования, если вы уверены в своих силах. Однако угол сверления менять категорически запрещено, поскольку это может полностью испортить как сверло, так и заготовку.
Про охлаждение и отвод стружки также забывать ни в коем случае нельзя. Проще всего воспользоваться мыльной водой, в которую предварительно следует обмакнуть наконечник сверла. Некоторые специалисты рекомендуют обмазать сверло растительным маслом или свиным салом. Это существенно уменьшит трение изделия о металл и, как следствие, самым положительным образом скажется на охлаждении сверла.
Если же говорить об извлечении стружки, то этим необходимо заниматься с регулярной частотой, периодически извлекая отходы от бурения. Проще всего перевернуть заготовку, чтобы стружка под действием гравитации, освободила отверстие. Если же изделие очень тяжелое, то в ход идут подручные приспособления, в том числе крючки или магниты. В противном случае стружка способна закупорить канавки, имеющиеся на сверле, что в дальнейшем приведет к блокировке вращения, а также к поломке сверла.
Отверстия большого диаметра – самая сложная операция
Просверлить большое отверстие в металле еще сложнее, чем сделать отверстие большой глубины. Здесь есть несколько подходов: либо конусным сверлом делать отверстие большого диаметра в металле за несколько подходов, либо воспользоваться специальной коронкой. Стоимость конусных сверл очень велика, тогда как эффективность ниже, чем у коронки.
Именно поэтому специалисты утверждают, что правильнее сверлить металл именно при помощи коронки. В центральной части расположено сверло, тогда как по краям находится режущая поверхность с остро заточенными зубьями. Благодаря сверлу, коронка фиксируется в одном положении и не двигается во время работы. Сверление осуществляется на низких оборотах дрели, причем все делать надо очень аккуратно и внимательно, чтобы не повредить коронку.
Производится особым режущим инструментом, называемым сверлом.
Сверло при постоянном вращении и постоянном осевом движении своими режущими кромками снимает стружку с поверхности и, постепенно углубляясь в толщу металла, выбрасывает стружку наверх, образуя отверстие цилиндрической формы. Процесс образования отверстия сверлом приведен на рис. 1.
Главное движение резания. Подача сверла.
Вращательное движение сверла называется главным рабочим движением или движением резания . Поступательное движение, направленное вдоль оси сверла, называется подачей сверла .
Виды сверления отверстий.
Различают следующие виды сверления :
- — сквозное, когда отверстие просверливается насквозь;
- — глухое, когда отверстие просверливается на определенную глубину детали и имеет дно;
- — рассверливание уже имеющегося отверстия.
Точность сверления.
Рис. 1. Получение отверстия при вращении сверла с образованием стружки.
Точность сверления обеспечивается тем, что центр просверливаемого отверстия совпадает с центром, намеченным по разметке и намеченный диаметр отверстия соответствует диаметру сверла. Последнее требование достигается правильной заточкой сверла, проверяемой специальными шаблонами. Что касается совпадения центра отверстия с намеченным, то оно зависит от правильной установки и прочности закрепления изделия на станке, от качества металла, от правильной заточки сверла и от точности станка. Изделие должно быть прочно закреплено на столе станка или в тисках. Только крупные и тяжелые изделия могут не закрепляться, если их тяжесть обеспечивает им неподвижность при сверлении.
При разметке отверстий намечается центр отверстия, вокруг которого прочерчивается и накернивается контрольная окружность. Перед началом сверления центр размеченного отверстия необходимо углубить, а для диаметров свыше 25 мм и выше засверлить мелким сверлом.
Если в процессе сверления сверло начнет уклоняться в сторону , то пока оно не углубилось полностью в металл, отверстие надо выправить. Для этого на поверхности образующегося конуса надо вырубить крейцмейселем канавку на стороне, противоположной той, в которую уклонилось сверло. Затем сверло вводят в канавку и продолжают сверление. Подрубание канавки повторяют до тех пор, пока ось сверла не совпадет с осью контрольной окружности.
Если требуется сверлить несколько глухих отверстий одинаковой глубины , пользуются указателем, представляющим собой металлический стержень, укрепленный на патроне. Нижний конец стержня, доходя до верхней поверхности детали, указывает, что глубина сверления достаточна.
Сверление отверстий, удаленных от патрона станка , производится с помощью удлинителей, которые на одном конце имеют конусное отверстие для вставки в него хвоста сверла, а на другом - конус Морзе для закрепления удлинителя в шпинделе станка.
Если требуется сверлить отверстия в нескольких одинаковых деталях , то вместо разметки каждой выгоднее произвести разметку одной детали и просверлить на ней отверстия, а затем уже по первой детали производить сверление остальных. Этот прием носит название сверления деталей по детали.
Кондуктор для сверления отверстий.
При сверлении большого количества деталей пользуются специальным приспособлением, называемым кондуктором . Кондуктор – приспособление с требуемым количеством отверстий, в которые вставлены закаленные кондукторные втулки для направления сверла. Форма и устройство кондукторов зависят от формы обрабатываемой детали. Кондуктор скрепляется с изделием, в котором необходимо просверлить отверстия, и затем производится сверление. При сверлении отверстий по кондуктору предварительная разметка не требуется. Втулки кондуктора должны соответствовать диаметру сверла. Сверление тонких деталей, например из листового металла, выполняется пачками. Листы скрепляются струбцинами, а затем производится сверление.
Сверление отверстий на наклонных плоскостях.
При сверлении деталей с наклонными плоскостями отверстий к оси сверла необходимо предварительно сделать засверловку. Для этого деталь с наклонной плоскостью первоначально устанавливают таким образом, чтобы наклонная плоскость ее была расположена в горизонтальном положении, и засверливают, а затем деталь устанавливают в нормальное для нее положение и производят сверление. Сверление отверстий в боковой части круглых деталей (валиков), когда ось валика не находится в одной плоскости с осью сверла, выполняется в такой же последовательности, т. е. валик поварачивают так, чтобы оси его и сверла находились в одной плоскости, и засверливают, а затем, повернув валик в исходное положение, производят сверление.
Вместо засверловки в том и другом случае можно сделать подрубку наклонной плоскости детали или валика с расчетом получить полную устойчивость сверла при нажатии.
Сверление глубоких отверстий в металле.
При сверлении глубоких отверстий канавки сверла, погружаясь в изделие, забиваются стружкой, вследствие чего сверло сильно нагревается, отпускается, затупляется и ломается. Для предотвращения этого сверло приходится часто вынимать из отверстия и освобождать от стружки. Но лучше делать иначе. Сверление выполняют двумя сверлами разного диаметра: вначале сверлят отверстия сверлом заданного диаметра на некоторую длину, затем продолжают сверлить до конца сверлом, диаметр которого примерно в 2 раза меньше заданного диаметра, а заканчивают операцию сверлом заданного диаметра. При сверлении большим сверлом стружка выходит из изделия в просверленное малым сверлом отверстие.
При сверлении диаметр получаемого отверстия всегда больше диаметра сверла , но при сверлении вязких металлов, как, например, стали, разработка (расширение) отверстий меньше, чем при сверлении хрупких металлов-чугуна, бронзы. Поэтому при сверлении надо учитывать разработку отверстий , которая при диаметре сверла до 10 мм увеличивает отверстие на 0,02-0,03 мм, а при диаметре сверла больше 10 мм достигает 0,05-0,1 мм. Чтобы получить более точный размер отверстия, следует сверлить за два раза: сначала сверлом меньшего диаметра, а затем сверлом нужного диаметра.
Причины поломки сверла.
Поломка сверл может произойти вследствие наличия неметаллических включений, пустот или раковин в просверливаемом изделии. При выходе сверла механическую подачу необходимо уменьшать вдвое или переходить на ручную. Переход на ручную подачу необходим при сверлении тонких листов и деталей, имеющих у выхода наклонную плоскость к оси сверла, в целях предупреждения поломки сверла вследствие одностороннего давления на него.
При работе тупым сверлом также может произойти поломка вследствие большой подачи и недостаточного врезания сверла в металл.
Классификация сверл по конструкции.
По конструкции сверла разделяются на перовые и спиральные.
Перовое сверло.
Рис. 2. Перовое сверло.
Перовое сверло (рис. 2) изготовляется из прутка инструментальной стали, один конец которого оттягивается и расплющивается, а второй конец имеет цилиндрическую или пирамидальную форму. Первое сверло применяется только в исключительных случаях при сверлении одного-двух отверстий. После каждой заточки размер сверла уменьшается, и отверстия получаются неодинаковыми.
Спиральное сверло.
Рис. 3. Спиральное сверло.
1 – рабочая часть; 2 – шейка; 3 – хвост; 4 – поводок; 5 – передний конус; 6 – канавка; 7 – перо; 8 – направляющая фаска (ленточка); 9 – режущая кромка (лезвие); 10 – поперечная кромка (лезвие); 11 – поверхность задней заточки.
Широкое применение для сверления отверстий получили спиральные сверла (рис. 3).
Спиральные сверла имеют значительные преимущества перед перовыми. Они обеспечивают высокую производительность сверления, образуют более точные отверстия, сохраняют размер своего диаметра после любого числа заточек, хорошо отводят стружку и хорошо центрируются и направляются в отверстие.
Конструкция спирального сверла.
По конструкции спиральное сверло состоит из:
- заборного конуса с углом при вершине α , равным 116- 120°. Угол при вершине для мягких металлов затачивается от 50 до 140° в зависимости от материалов, например, для пластмассы 50-60°, для латуни 100-110°, для меди 125-130°, для алюминия 140°. Заборный конус вследствие того, что при заточке режущих кромок образуется поверхность задней заточки, оканчивается поперечным ребром-перемычкой. Для отвода стружки и подвода охлаждающей жидкости-эмульсии цилиндрическая часть имеет винтовую канавку с углом наклона винтовой линии 26°;
- цилиндрического или конического хвоста сверла с конусом Морзе для закрепления сверла в шпинделе или патроне станка;
- лапки (поводок) для вращения сверла.
Заточка сверл. Правильная заточка сверла.
Заточка сверла требует определенного навыка. Поэтому в современных, хорошо оборудованных цехах заточку сверл производят в централизованном порядке на специальных станках с применением приспособлений. Это гарантирует получение правильных граней и углов резания сверла.
Шаблон для заточки сверл.
Качество заточки сверла, угол при вершине и угол заточки проверяют шаблоном (рис. 4). При заточке необходимо следить, чтобы режущие кромки были наклонены под одинаковым углом к оси сверла, чтобы режущие кромки были одинаковой длины, и середина перемычки находилась на оси сверла.
Рис. 4. Проверка заточки сверла шаблоном.
Охлаждающая жидкость при сверлении.
Стойкость сверла, т. е. время работы сверла от одной заточки до другой, зависит от правильного охлаждения сверла при работе. Без охлаждения режущие кромки сверла нагреваются, получают отпуск, и сверло быстро затупляется. Охлаждающей жидкостью, гак называемой эмульсией при сверлении стали, ковкого чугуна, красной меди и латуни служит мыльная вода и минеральное масло, а при сверлении алюминия - мыльная вода и керосин.
Серый и белый чугун, а также бронза сверлятся без охлаждения (всухую), так как мелкая стружка, образуя вязкую массу увеличивает трение и вызывает нагревание инструмента.
Подбор сверла.
Сверление отверстий может быть сквозное и глухое под резьбу и под развертку. Выполнение того или другого вида сверления не влияет на выбор сверла, станка и способ закрепления изделия. Разница заключается лишь в подборе диаметра сверла.
Необходимо учесть твердость обрабатываемого металла и в зависимости от нее подобрать диаметр сверла, приняв во внимание, что сверло разрабатывает отверстие, т. е. делает его шире своего диаметра.
Средняя разработка отверстий принимается следующая:
| Диаметр сверла в мм | 5 | 10 | 25 | 50 | 75 |
| Разработка отверстия в мм | 0,1 | 0,15 | 0,25 | 0,30 |
Подбор сверла под резьбу таблица.
При сверлении отверстий под резьбу также надо иметь в виду твердость металла и соответственно с нею подбирать сверла. Для правильного подбора сверла имеются специальные таблицы. Одна из этих таблиц приводится ниже (табл. 1).
Таблица 1. Подбор сверла под резьбу.
| Диаметр резь бы в мм | Диаметр сверла в мм | Диаметр резьбы в мм | Диаметр сверла в мм | ||
| в чугуне | в стали | в чугуне | в стали | ||
| 5 | 4,1 | 4,1 | 13 | 10,8 | 11,0 |
| 6 | 4,9 | 5,0 | 14 | 11,7 | 11,9 |
| 7 | 5,9 | 6,0 | 15 | 12,7 | 12,9 |
| 8 | 6,6 | 6,7 | 16 | 13,7 | 13,9 |
| 9 | 7,6 | 7,7 | 17 | 14,3 | 14,6 |
| 10 | 8,3 | 8,4 | 18 | 15,1 | 15,3 |
| 11 | 9,3 | 9,4 | 19 | 16,1 | 16,3 |
| 12 | 10,0 | 10,1 | 20 | 17,1 | 17,3 |
Ручное сверление.
Для сверления отверстий вручную применяются дрели и трещотки.
Коловорот ручной.
Рис. 5. Дрель с коническими шестернями.
Ручная дрель (коловорот) (рис. 5) с коническими зубчатыми шестернями состоит из шпинделя 1, патрона 2, двух шестерен 3 и 4, ручек 5 и 6 и головки 7. Шпиндель 1 вращается от горизонтально расположенной конической шестерни 3, соединенной с вертикальной кони ческой шестерней 4. Шестерня 4 приводится в движение ручкой 5. Сверло закрепляется в патроне 2. Дрель вовремя удерживается за ручку 6 и головку 7.
Трещотка.
Рис. 6. Трещотка.
Трещотка (рис. 6) имеет шпиндель 1, который приводится в движение ручкой 2. На шпинделе насажено храповое колесо 3, которое приводится в движение ручкой 2 через собачку. Собачка прижимается к храповому колесу пружинкой 4. При движении рукоятки в одну сторону собачка вращает храповое колесо, которое в свою очередь вращает шпиндель со вставленным в него сверлом. При движении ручки в обратную сторону собачка скользит по храповому колесу, но не вращает его. Подача осуществляется путем вывертывания винта 5 из гайки 6 во время движения ручки в обратную сторону.
Сверление дрелью или трещоткой проходит медленно и требует значительной затраты сил. В связи с этим широкое распространение получили электрические и пневматические дрели.
Пневматическая дрель.
Пневматическая дрель работает сжатым воздухом давлением в 5 – 6 ат. Пневматические дрели хорошо работают при сверлении малых отверстий. Воздух подводится шлангом к хвостовику рукоятки дрели. Через клапан воздух поступает в статор, воздействует на лопатки ротора и сообщает ротору вращение. Вращение от ротора через редуктор передается на шпиндель с патроном для сверла.
Электрическая дрель.
Электрические дрели по сравнению с пневматическими имеют следующие преимущества. Они имеют сравнительно малый вес и снабжены сильными приводами в виде электродвигателей, что предохраняет их от перегрузки. Для монтажных работ особенно пригодны электрические дрели с однофазным электродвигателем, который снабжен коллектором.
Виды сверлильных станков.
В котельном производстве широко применяются:
- — вертикально-сверлильные одношпиндельные и многошпиндельные станки;
- — горизонтально-сверлильные одношпиндельные и многошпиндельные;
- — специальные сверлильные станки.
Радиально-сверлильные станки.
Рис. 7. Радиально-сверлильный станок.
1 – станина; 2 – колонка; 3 – траверса; 4 – суппорт с электродвигателем; 5 – стол.
Из вертикально-сверлильных станков наибольшее распространение получили радиально-сверлильные станки (рис. 7). Они очень удобны при сверлении деталей с многочисленными отверстиями, расположенными на различных расстояниях друг от друга. Радиально-сверлильные станки изготовляются с поворотным плечом на 180 и 360°.
Вертикально-сверлильные станки (рис. 8) строятся со свободно стоящей стойкой. Радиально-сверлильные станки с поворотным плечом на 360° имеют вращающуюся колонку, с большим расстоянием между ее опорами. Поэтому поворот вращающейся колонки происходит легко и плавно. Кроме того, достигается весьма устойчивое положение плеча при сверлении. Во всех типах радиальных станков перемещение плеча вверх и вниз происходит от электродвигателя, от которого получает вращение и шпиндель станка. Вал электродвигателя располагается вертикально и непосредственно сцепляется с зубчатым перебором станка.
Рис. 8. Вертикально-сверлильный станок.
Радиально-сверлильный станок назначение.
Радиально-сверлильные станки применяются для сверления трубных решеток, котельных листов и других деталей. Для сверления отверстий по кривым поверхностям головка шпинделя имеет возможность поворачиваться по кривой.
Сверло в шпинделе сверлильного станка крепится конусной частью (хвостом). Каждому диаметру сверла соответствует определенный размер конуса Морзе. Конусы Морзе делаются пяти номеров от 1 до 5. Для сверл диаметром до 15 мм применяется конус Морзе № 1, для сверл до 23 мм - № 2, до 32 мм - № 3, до 50 мм - № 4, до 80 мм - № 5. Если нужно сверлить отверстие сверлом, имеющим конус № 1, в станке с конусом № 4, то для этого применяют переходные втулки с таким расчетом, чтобы втулка имела наружный конус № 4.
Сверлить металл дрелью несколько сложнее, чем дерево, кирпич или бетон. Есть и некоторые особенности.
Практические советы по этому виду работ мы объединили для удобства в пошаговую инструкцию.
- Вам понадобятся такие инструменты: дрель, сверло, охлаждающая жидкость (лучше машинное масло, но можно и воду), кернер, молоток, защитные очки.
- При сверлении металла на горизонтальной поверхности, под изделие подкладываем деревянный брусок и как можно лучше фиксируем. При работе в вертикальном положении жёсткая фиксация крайне важна, так как сверлить нужно строго перпендикулярно.
- Делаем разметку, после этого с помощью кернера и молотка намечаем центр будущего отверстия.
- В небольшую ёмкость наливаем охлаждающую жидкость.
- Надеваем защитные очки.
- Начинаем сверлить. Не оказывайте сильного давления на дрель, ведь работать лучше на малых оборотах. Если дрель мощная, то подойдёт способ кратковременных включений, пока инструмент не успел набрать максимальные обороты.
- Не забываем охлаждать сверло как можно чаще.
- Когда сверление происходит не строго перпендикулярно, а под углом, то велика вероятность что дрель заклинит. Если это произошло, то поставьте переключатель в реверсивное положение. Так вы избежите травм и не сломаете сверло.
- Если всё делали правильно, то даже в бытовых условиях с помощью маломощной дрели вы сможете просверлить отверстие в металле толщиной до 5 мм включительно и диаметром до 10-12 мм. О более сложных задачах мы расскажем ниже.
Работы по сверлению металла
Можно ли сверлом по бетону сверлить металл?
Можно, но это в случае крайней необходимости для неглубоких отверстий с небольшим диаметром. Нерентабельно.
Лучше использовать или стандартные свёрла по металлу с маркой стали Р6М5 или улучшенное — Р6М5К5.
Буква К в маркировке указывает, что это сплав с добавлением кобальта. На рынке можно встретить сверло, которое так и называется «Кобальтовое». За всех производителей ручаться не будем, лишь отметим, что отзывы по практическому применению в подавляющем большинстве случаев — положительные.