Сверление отверстий инструменты и приспособления

Сверление отверстий в металле и дереве

Производство многих деталей из металла предполагает создание в конструкции различного вида отверстий. Они могут быть сквозными или глухими. Сверление отверстий осуществляется при проведении слесарных работ. Эти операции позволяют получить отверстия различного диаметра и необходимой глубины. Технология сверления отверстий в металле приводится в соответствие с технологической картой. На чертеже указывают размеры отверстия, величину допуска, конструктивные особенности (например, постоянный или изменяемый диаметр, снятие фаски с одного или обоих краёв и так далее).

Технология сверления

Процесс предполагает последовательное удаление слоя металла в окружности заданного диаметра с помощью режущего инструмента. Сверление металла объединяет два вида движения – вращательное и поступательное. Чтобы получить необходимые размеры отверстия в металлических заготовках необходимо точно выдерживать следующие параметры технологического процесса:

• скорость вращения режущего инструмента;
• скорость горизонтального или вертикального перемещения (в зависимости от взаимного расположения заготовки и сверла).

Отверстие в металле получается с заданными параметрами только при правильно выполненной подготовительной и основной операции, а также выборе необходимого оборудования и режущего инструмента. Часто для получения требуемой точности выполняют предварительное сверление. Оно называется черновое. Производится операция с пониженным классом точности. Далее осуществляется операция чистовой обработки с применением высокоточных станков и инструмента для металлических заготовок.

Сам процесс производится в различных режимах: с применением ручного инструмента (дрели или другого инструмента), специальных сверлильных или металлорежущих станках.

Во всех случаях для получения необходимого отверстия применяют различные виды свёрл. На сверлильных станках патрон с зафиксированным сверлом вращается и подводится к поверхности заготовки. На металлорежущих станках сверло закрепляется в задней бабке станка, а заготовка вращается. Второй способ позволяет получить более высокую точность отверстия и стенок полученного отверстия.

В зависимости от задач для обоих методов применяют следующие виды свёрл:

• спиральные (наиболее распространённый вид этого инструмента);
• с напаенными пластинками на режущую кромку;
• центровочные;
• пушечные;
• перьевые (применяются для сверления отверстий в заготовках из любых пород древесины).

Спиральные свёрла своей поперечной кромкой оказывают давление на поверхность металла. На этот процесс приходится более 65% усилия при вращательном и поступательном движении. В этот момент происходит значительное повышение температуры, как поверхности заготовки, так и передней кромки сверла. Поэтому необходимо правильно соблюдать тепловой режим в процессе сверления.

Для ускорения процесса резания в спиральных свёрлах применяют так называемую двойную заточку. Она позволяет более эффективно работать по наиболее твердым маркам металла, в том числе по чугуну. Такая заточка приводит к увеличению ширины стружки, снижается величина главного угла, повышается стойкость и долговечность сверла.

Технология создания центровочных отверстий предполагает применение специальных центровочных свёрл. Они изготавливаются из инструментальной стали и имеют двустороннюю комбинированную конструкцию.

Нанесение на режущую кромку сверла пластин, обладающих повышенной прочностью, позволяет использовать их для сверления изделий из чугуна, металла повышенной твёрдости, плотных строительных конструкций (из бетона, камня, керамического гранита и так далее).

Перовые свёрла отличаются конструкцией режущей кромки. Она выполнена в форме пластин. Обычно они применяются для изготовления отверстий в древесных заготовках. Иногда специальные перовые свёрла применяются для изготовления отверстий в твёрдых поковках и некоторых видах литья.

Режимы сверления

Для получения точных и качественных отверстий необходимо соблюдать режимы и технологии всех операций. Сверление металла предполагает соблюдение следующих режимов:

• выбор необходимого диаметра и типа сверла;
• скорости и глубина резания;
• скорость и точность подачи (сверла или заготовки);
• угол контакта режущей поверхности с заготовкой;
• температуры нагрева заготовки и сверла (обеспечение охлаждения, в случае необходимости).

Выполнение всех режимов позволяет получить отверстие в металле, удовлетворяющее условиям конструкторской документации. Правильно выбранный режим повышает точность обработки и продлевает срок службы режущего инструмента. Для выбора режимов сверления металлических изделий разработаны специальные таблицы. Они включают точные параметры режимов резания. Например, зная марку стали и диаметр используемого сверла можно с помощью данных переводной таблицы можно установить скорость резание. Это позволит точно настроить скорость вращения шпинделя применяемого станка. Для этого используют переводную таблицу, которая нанесена на специальную пластину и закреплена на лицевой панели каждого станка.

В отдельных случаях применяют предварительное сверление. Оно подготавливает черновое отверстие для дальнейшей обработки (фрезерования или развёртки). Если заготовка достаточно толстая или необходимо получить глубокое отверстие применяют поэтапный режим изготовления.

Типы отверстий и методы их сверления

В теории металлообработки все отверстия делятся по следующим признакам:

• назначению;
• геометрическим размерам и глубине;
• степени обработки.

По назначению их подразделяют: для крепления двух и более элементов, последующего нарезания резьбы, вставки отдельных элементов конструкции.

По второму признаку рассматривают следующие виды:

• сквозные;
• глухие (в том числе глубокие);
• половинчатые;
• большого диаметра.

Особое место занимают отверстия, которые подготавливают для нарезания внутренней резьбы. В этом случае сверление и рассверливание отверстий производиться с учётом будущего диаметра вкручиваемого элемента, обладающего наружной резьбой. Для каждого из отверстий выбирают свои способы сверления.

Так как сверление это процесс механического резания металла, поэтому для получения желаемого результата следует выбрать необходимые методы обработки. Для производства сквозных отверстий в деталях необходимо продумать систему их крепления, которая не позволит повредить поверхность, находящуюся за деталью. Наиболее целесообразно применять тиски или струбцины.

Для изготовления глухих или половинчатых отверстий следует предусмотреть точную остановку сверла, которое обеспечит необходимый размер. Сверление больших отверстий предполагает применение специального оборудования. При необходимости получения отверстий разного диаметра следует подобрать требуемый набор свёрл или применять станки с числовым программным управлением. Они позволят автоматически производить замену сверла на инструмент с заданным диаметром.

Оборудование и приспособления для сверления

Для каждого из этапов разработан инструмент для сверления отверстий. На подготовительной стадии применяются следующие инструменты, позволяющие производить точную разметку места положения будущего отверстия. Для этого применяют: керн, специальный шаблон или кондуктор. Керн представляет собой хорошо заточенный стержень из прочной инструментальной стали. С его помощью наносят углубление на поверхности заготовки, в точке, где планируется произвести сверление. Попадая в это углубление, сверло не скользит по поверхности и производится точное сверление.

Для повышения производительности на предприятиях с массовым производством изготавливают специальные шаблоны. Они позволяют производить разметку мест будущих отверстий у однотипных заготовок. Специальные шаблоны применяют для высверливания на цилиндрических поверхностях. Их изготавливают из стальной полоски, согнутой под прямым углом. На одной из поверхностей сверлят небольшое отверстие, которое в дальнейшем позволит керном наносить отметку на цилиндрической поверхности.

Для получения повышенной точности разметки, соблюдения вертикального положения сверла и соблюдения заданного расстояния, между отверстиями применяется инструмент называемый кондуктором. Кроме этого его применяют при сверлении тонкостенных изделий, для которых не возможно сильное механическое воздействие (например, удар молотка по керну).

Кроме этих изделий применяют инструменты и приспособления позволяющие производить сверление дрелью при её жесткой фиксации. С этой целью применяю:

• направляющий фиксатор;
• удерживающая стойка;
• кондуктор для направления движения сверла.

Первые два приспособления изготавливаются под конкретную конструкцию электродрели. Кондуктор позволяет точно направлять сверло к месту будущего отверстия. Его успешно используют для размеров, не превышающих 20 миллиметров. Поэтому при изготовлении отверстий большого диаметра с помощью кондуктора производят предварительное рассверливание.

Все эти проблемы легко решаются при применении сверлильных или токарных станков. Сверлильные станки делятся на три категории:

• универсальные;
• специализированные;
• специальные.

Они классифицируются по следующим признакам:

• конструкцией стола;
• уровню автоматизации;
• количеству имеющихся шпинделей;
• степени точности;
• наличию дополнительных возможностей.

Первая категория станков позволяет решать практически весь спектр задач по производству отверстий. Серьёзным ограничением служит допустимое расстояние, на которое может двигаться патрон с закреплённым сверлом. Это обстоятельство не позволяет производить сверления на большую глубину. В этом случае применяют специализированные станки. Для повышения производительности труда и увеличении количества выпускаемых однотипных деталей конструируют специальные агрегаты. Они способны выполнять перечень необходимых операций с высокой точностью и скоростью.

По конструкции такие станки выпускаются с одним или несколькими шпинделями. Конструкция стола отличается многообразием: обычные, плавающие, подъёмные и другие. Уровень автоматизации определяется способом выполнения операций сверления. Самыми простыми станками являются ручные и механические. Более совершенными являются автоматические и станки с числовым программным управлением.

Кроме сверлильных станков для решения этих задач используют различные токарные станки.

Для получения отверстий на токарном станке в шпинделе передней бабки закрепляют сверло, а в задней бабке крепят заготовку.

На токарных станка можно выполнять весь перечень операций связанных с получением отверстий: непосредственно само сверление, рассверливание с последующим развёртыванием или зенкованием.

Советы мастеров

При проведении работ профессионалы советую обратить внимание на следующие особенности. Их делят на три категории:

• предварительный (подготовительный) этап;
• этап проведения работ;
• соблюдение техники безопасности.

На первом этапе необходимо:

• выбрать необходимое оборудование (станок, электрическую или ручную дрель), в зависимости от существующих возможностей;
• на основании стандартов и сплавочной литературы определить режимы резания и допустимые виды свёрл для проведения будущей операции;
• выбрать инструмент для разметки (если такого нет в наличии, изготовить самому);
• подобрать устройство фиксации дрели.

Предварительный этап должен заканчиваться проверкой надёжности крепления сверла и заготовки. Если применяется фиксатор дрели, следует проверить его надёжность.

Работы по сверлению отверстий должны производиться в строгой последовательности с составленной технологической картой или техническим процессом. Особое внимание следует обратить:

• сверло к месту будущего отверстия необходимо подводить только после того, как оно набрало заданную скорость вращения;
• извлекать сверло следует только в процессе его вращения (желательно на минимальных оборотах, если существует возможность изменения скорости вращения);
• следить за процессом резания (например, если режущая кромка не выполняет операцию сверления, следовательно, материал сверла мягче материала заготовки);
• для сверления не сквозных отверстий необходимо предусмотреть фиксатор или метку, позволяющую определить глубину прохода в материале;
• при работе на станках, оснащёнными ЧПУ, необходимо осуществлять контроль над последовательностью проводимых операций.

Важным элементом при проведении сверлильных работ является соблюдение техники безопасности. Она предполагает соблюдение следующих правил:

• обеспечение надёжности крепления всех элементов конструкции;
• организацию условий отведения образовавшейся стружки;
• соблюдение температурного режима (не допущения перегрева сверла и заготовки);
• применение специальной одежды и средств защиты (рук, глаз, открытых участков тела);
• на одежде не должно быть свободно свисающих элементов;
• длинные волосы должны быть заправлены в головной убор (это предотвратит возможность их наматывания на вращающиеся элементы станка).

Применения советов профессионалов позволит качественно выполнить операцию сверления и получить отверстия высокой степени точности на местах, указанных в конструкторской документации.

Приспособления, применяемые при сверлении

Чтобы просверлить отверстие на сверлильном станке, необходимо установить в шпинделе сверлильного станка режущий инструмент, а на столе станка неподвижно закрепить обрабатываемое изделие. Для закрепления обрабатываемых изделий применяют разного рода приспособления, а для крепления инструмента служат переходные конусные втулки и трехкулачковые зажимные патроны, рис. 9.25.

Рис. 9.25. Приспособления для зажима инструмента при сверлении

Конусные переходные втулки используются в тех случаях, когда конус инструмента по размеру меньше или больше конуса в шпинделе станка.

Кулачковые сверлильные патроны применяются для закрепления с их помощью в шпинделе станка сверл или другого инструмента с цилиндрическим хвостовиком. С одного конца патроны имеют коническое или резьбовое углубление для закрепления их на коническом хвостовике или на выходном валу дрели, а с другого — зажимное устройство с кулачками для зажима инструмента. Наибольшее распространение получили трехкулачковые и многокулачковые патроны, рис. 9.26.

Для установки и закрепления изделий на столе сверлильного станка применяют машинные тиски, переставные угольники, призмы, кондукторы, зажимные подкладки и прихваты с болтами и другие приспособления, рис. 9.27—9.29.

Машинные тиски — основное приспособление для закрепления небольших изделий различных профилей. Они разделяются на неповоротные и поворотные.

Призмы применяются для установки при сверлении цилиндрических изделий.

Рис. 9.26. Трехкулачковый (я) и многокулачковый (б) патрон

Рис. 9.27. Приспособления для закрепления изделий при сверлении: a — машинные тиски; б — поворотные машинные тиски; в — универсальные тиски (поворачиваются в двух плоскостях); г — тиски с

двумя подвижными губками

Прихваты служат для закрепления изделий и приспособлений на столе станка.

Угольниками пользуются для закрепления изделий в тех случаях, когда их нельзя установить непосредственно на столе станка. Существуют угольники простые и универсальные. У простых угольников обе стороны точно обработаны, угольники имеют пазы и отверстия для крепежных болтов и прихватов. Универсальные угольники предназначены для установки изделий под разными углами к столу станка.

Рис. 9.28. Приспособления для закрепления изделий на столе сверлильного станка: а—б — прихваты; в—г — крепление заготовки на столе сверлильного станка с помощью прихватов; д — стойка с уступами; е — крепление детали при помощи стойки с уступами

Рис. 9.29. Переставной угольник (а); призма с зажимным приспособлением (б) и пример крепления

Инструменты для сверления

Инструменты для сверления

Сверлильный инструмент отличается разнообразием. Он используется для изготовления отверстий для панелей, круглых шипов и болтов, им высверливают сучки (отверстия от сучков заделывают потом пробками).

По ходу работы вам обязательно понадобится дрель с набором сверл (рис. 32).

Рис. 32. Набор сверл по дереву: а – центровое с плоской головкой («перка»); б – винтовое; в – спиральное; г – пробочное; д – зенковочное.

Сверлением чаще всего производят выборку круглых отверстий и гнезд под шипы, шурупы, болты.

Сверла, которые используют столяры и плотники, отличаются от тех, что применяют для сверления металла и других материалов. У них по-другому заточены режущие кромки, и находятся они главным образом в нижней части сверла.

Центровое сверло с плоской головкой (перовое сверло, «перка») используется для сверления цилиндрических отверстий под вставные круглые шипы. Центровыми сверлами (рис. 32, а) сверлят сквозные отверстия поперек волокон. Работать с ними достаточно трудно, так как они плохо выбрасывают стружку наружу. Центровое сверло представляет собой стержень, который оканчивается внизу режущей частью, состоящей из подрезателя, лезвия и направляющего центра (острия). Сверла выпускают с градацией через 2 мм от 10 до 60 мм и длиной 120 и 250 мм.

Для сверления глубоких отверстий поперек волокон или сквозных отверстий в заготовках, имеющих большую толщину, часто применяют сверла с винтовой частью (рис. 32, б). По форме их разделяют на винтовые, шнековые и штопорные. На конце таких сверл расположен винт с мелкой резьбой. При сверлении такими сверлами отверстия получаются чистыми, так как стружка легко удаляется по винтовым канавкам.

Спиральные сверла (рис. 32, в) также дают точные и чистые отверстия.

Пробочное сверло (рис. 32, г) позволяет высверливать отверстия достаточно больших диаметров. Его рабочая часть представляет собой цилиндр с диаметральным резцом внутри и круговым подрезателем на боковой поверхности. Обычно такое сверло применяют для высверливания сучков или посадочных гнезд под четырехшарнирные петли.

Зенковочным сверлом (или конической зенковкой), рабочая часть которого выполнена в виде конуса с продольными канавками к центру, рассверливают отверстия под головки шурупов и болтов (рис. 32, д).

Все виды сверл могут применяться как для сверления ручными немеханизированными приспособлениями (коловоротами, спиральными дрелями), так и ручными механическими дрелями, а также сверлильными станками.

Электродрель предназначена для сверления отверстий в массиве древесины. Этот инструмент состоит из электромотора, который через последовательную цепь креплений соединяется со шпинделем патрона для сверла. Чаще всего для этой операции используются спиральные сверла. Кроме прямого назначения, электродрель применяют для полировки, шлифовки, размешивания красок и т. д.

В ходе работы сверло должно проникать в массив постепенно, без рывков и толчков. Если необходимо сделать сквозное отверстие, то нажим на древесину по мере продвижения сверла необходимо уменьшить.

Коловорот (рис. 33) применяют для ручного сверления отверстий сверлами различного назначения.

Рис. 33. Коловорот.

Буравом (рис. 34) сверлят глубокие отверстия, с помощью буравчика диаметром 2–10 мм (рис. 35) получают неглубокие.

Рис. 35. Буравчик.

Для того чтобы наметить центр отверстия, его накалывают шилом. Сверло должно быть хорошо заточено, только тогда отверстие получится точным. Затем сверло необходимо прочно закрепить в патроне коловорота или дрели. При работе с дрелью или коловоротом нужно следить за тем, чтобы ось их вращения совпадала с осью отверстия.

Сквозные отверстия делают по точной разметке с двух сторон детали. При сверлении с одной стороны детали перед выходом сверла на другую сторону нажим на ручку головки коловорота (или рукоятку дрели) следует несколько ослабить, чтобы предотвратить откол, отщеп или трещину в детали. Еще один способ избежать этого – подложить под деталь доску.

Виды оснастки: чем сверлить дерево

Свёрла по дереву используют для таких материалов, как фанера, дерево разной жесткости, ДСП, гипсокартон. Естественно, при желании отверстие в деревянной заготовке можно проделать и сверлом по металлу, и даже гвоздём – ведь материалы на основе дерева довольно мягкие. Но поступать так стоит лишь в том случае, если диаметр отверстия, аккуратность исполнения, ровные края и прочие подобные мелочи роли не играют. Во всех остальных случаях для того, чтобы сделать отверстие в деревянной заготовке, нужно подобрать правильное сверло в зависимости от характера нужного отверстия. Рассмотрим основные варианты и общие принципы работы с ними.

Спиральное сверло напоминает по форме трезубец и используется для отверстий маленького и среднего диаметра, это самое распространенное из всех сверл по дереву. Его легко отличить от сверла по металлу по наличию подрезающих острых зубьев на краях режущего наконечника. Эти зубья как раз и отвечают за ровный контур и стенки отверстия. Самые ходовые диаметры спиральных сверл – до 12 мм, хотя в продаже, конечно, встречаются и более крупные диаметры.

При сверлении дерева таким сверлом важно использовать дрель на правильных оборотах, что зависит от твердости материала. Твердые породы дерева сверлят на низких оборотах, до 1000 в минуту. Для мягких пород дерева оптимальные обороты при сверлении – порядка 1800 в минуту.

Винтовые , или шнековые сверла – это своего рода тяжелая артиллерия среди сверл по дереву, потому что ими пользуются, когда нужно просверлить глубокое и широкое отверстие. Шнековыми их называют из-за конструкции рабочей части, в которой крупная спираль как бы опоясывает центральный стержень сверла. Благодаря такой конструкции, сверло ввинчивается в материал, выдавая в качестве отходных материалов крупные спиральные опилки – отсюда его второе название. Такая конструкция позволяет без заклинивания сверлить даже сырой материал, а полученные опилки легко отводятся по крупной канавке спирали, тоже типичной для этого вида сверл.

Помимо специфической спирали винтовые сверла отличаются крупными диаметрами и большой длиной. Для работы с этим видом сверл дрель должна иметь высокий крутящий момент, чтобы не перегреть двигатель, ведь им предполагается делать крупные глубокие отверстия. Дрель с маленькой мощностью в данном случае может не справиться.

К шнековым сверлам относят и сверло Левиса – его режущая часть имеет ту же конструкцию с центральным стержнем, вокруг которого обвивается спираль с крупной канавкой. Сверла со спиралью Левиса служат для получения глубоких отверстий средних диаметров, поскольку их спираль позволяет эффективно удалять стружку из отверстия в любых количествах, а само сверло по принципу самореза как бы втягивается в материал по мере работы, сводя усилия мастера к минимуму.

Перьевые , или перовые сверла имеют конструкцию режущего наконечника с тремя зубцами, что отличает все сверла по дереву. Как уже упоминалось, благодаря двум крайним зубцам получается чистое и ровное отверстие без сколов и заноз, которые так легко образуется при работе с деревом. Тем не менее, сама форма режущей части у этого вида сверл сильно отличается от спиральных и винтовых. Она напоминает плоскую лопатку, или перо – откуда и пошло их название. Хвостовик у перовых сверл шестигранный, чтобы исключить проворачивание в патроне дрели при большой нагрузке на плоский режущий наконечник. Эти сверла служат для получения довольно крупных отверстий – от 12 до 40-50 мм в диаметре.

Главное достоинство этих сверл – низкая цена, а их основным недостатком является то, что из-за отсутствия спирали стружка из отверстия никак не отводится. Поэтому глубокие отверстия такими сверлами делать неудобно. Обычно их используют для сверления неглубоких или сквозных отверстий в досках и деталях из ДСП.

К этому типу относятся также регулируемые перовые сверла – вариант плоского перового сверла, позволяющий раздвигать боковые режущие зубья, за счет чего, увеличивать или уменьшать диаметр отверстия. Если не лень возиться с регулировкой, и нет необходимости постоянно менять сверла разного диаметра в процессе работы, одно такое сверло может заменить собой целый набор обычных «перьев»!

Сверло Форстнера специально предназначено для получения крупных глухих отверстий небольшой глубины с плоским ровным дном, что очень востребовано при производстве мебели. Конструкция режущей головки состоит из центрального зуб и режущих боковых элементов, только в данном случае они выполнены не в виде зубьев, как у других сверл по металлу, а в виде режущей кромки с резаками.

Диаметр этого вида сверл доходит до 50 мм, чем больше диаметр используется, тем ниже должна быть скорость работы дрели. Интересно, что при наличии дополнительных приспособлений с помощью сверла Форстнера можно получить даже квадратное глухое отверстие.

Кольцевые, корончатые сверла , или просто коронки , в отличие от сверла Форстнера, предназначены как раз для получения сквозных отверстий среднего и крупного диаметра, но небольшой глубины. Представляют собой цилиндр с острыми зубами по краю режущей части. Сверло в середине выполняет функцию центрирования, основную же работу делает кольцевая часть коронки.

Сверло « балеринка » это еще один вид сверла по дереву, который как и коронки позволяет получить сквозные отверстия крупного диаметра. Только в данном случае целый диапазон диаметров можно получить с помощью одного сверла – регулируя расстояние, на которое отстоят боковые резцы от центрирующего «зуба». Этот принцип работы схож с регулируемыми перовыми сверлами только с поправкой на диаметр.

Парочка общих советов по работе со сверлами по дереву

· Дерево не тот материал, который сверлят на максимальных оборотах – оно довольное хрупкое, легко можно получить скол или заусенец. Поэтому сверлами по дереву работают на низких или средних оборотах.

· Чтобы сверло не увело в сторону, перед тем, как начать сверлить обязательно наметьте центр будущего отверстия чем-то острым – гвоздем, например, что совсем не сложно, поскольку дерево материал мягкий. Затем центрирующий «зуб» сверла устанавливается в это углубление, и работа начинается на небольших оборотах.