Введение
Сверло́ — это режущий инструмент, с вращательным движением резания и осевым движением подачи, предназначенный для выполнения отверстий в сплошном слое материала. Свёрла могут также применяться для рассверливания, то есть увеличения уже имеющихся, предварительно просверленных отверстий, и засверливания то есть получения несквозных углублений.
Спиральные cвёрла по металлу с конусными хвостовиками Морзе №1, 2, 3 и 4.
Элементы спирального сверла
Спиральное сверло представляет собой цилиндрический стержень, рабочая часть которого снабжена двумя винтовыми спиральными канавками, предназначенными для отвода стружки и образования режущих элементов.
- Рабочая часть
- Режущая 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).
- Хвостовик — для закрепления сверла на станке или в ручном инструменте.
- Поводок для передачи крутящего момента сверлу или лапка для выбивании сверла из конусного гнезда.
- Шейка, обеспечивающая выход круга при шлифовании рабочей части сверла.
Углы сверла
Элементы спирального сверла.
А - с коническим хвостовиком; В - с цилиндрическим хвостовиком; а -рабочая режущая часть; б - шейка; в - ширина пера; г - лапка; д - поводок; е - канавка стружечная винтовая; ж - перо; з - хвостовик; и - перемычка; L - общая длина; L0 - длина "рабочей режущей части"; D - диаметр; ω - угол наклона "канавки стружечной винтовой"; 2φ - угол при вершине; f - ширина ленточки спиральной; ψ - угол наклона перемычки
- Угол при вершине 2φ — угол между главными режущими кромками сверла. С уменьшением 2φ увеличивается длина режущей кромки сверла, что приводит к улучшению условий теплоотвода, и таким образом к повышению стойкости сверла. Но при малом 2φ снижается прочность сверла, поэтому его значение зависит от обрабатываемого материала. Для мягких металлов 2φ=80…90°. Для сталей и чугунов 2φ=116…118°. Для очень твердых металлов 2φ=130…140°.
- Угол наклона винтовой канавки ω — угол между осью сверла и касательной к винтовой линии ленточки. Чем больше наклон канавок, тем лучше отводится стружка, но меньше жёсткость сверла и прочность режущих кромок, так как на длине рабочей части сверла увеличивается объём канавки. Значение угла наклона зависит от обрабатываемого материала и диаметра сверла (чем меньше диаметр, тем меньше ω).
- Передний угол γ определяется в плоскости, перпендикулярной режущей кромке, причём его значение меняется. Наибольшее значение он имеет у наружной поверхности сверла, наименьшее — у поперечной кромки.
- Задний угол α определяется в плоскости, параллельной оси сверла. Его значения так же, как и переднего угла, изменяются. Только наибольшее значение он имеет у поперечной кромки, а наименьшее — у наружной поверхности сверла.
- Угол наклона поперечной кромки ψ расположен между проекциями главной и поперечной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла. У стандартных свёрл ψ=50…55°.
Переменные значения углов γ и α создают неодинаковые условия резания в различных точках режущей кромки.
Углы сверла в процессе резания
Углы сверла в процессе резания отличаются от углов в статике, так же, как и у резцов. Плоскость резания в кинематике получается повёрнутой относительно плоскости резания в статике на угол μ и действительные углы в процессе резания будут следующими:
γкин=γ+μ
αкин=α-μ
Классификация свёрл
По конструкции рабочей части бывают:
- Спиральные (винтовые) — это самые распространённые свёрла, с диаметром сверла от 0,1 до 80 мм и длиной рабочей части до 275 мм широко применяются для сверления различных материалов.
o Конструкции Жирова — на режущей части имеются три конуса с углами при вершине: 2φ=116…118°; 2φ0=70°; 2φ0'=55°. Тем самым длина режущей кромки увеличивается и условия отвода тепла улучшаются. В перемычке прорезается паз шириной и глубиной 0,15D. Перемычка подтачивается под углом 25° к оси сверла на участке 1/3 длины режущей кромки. В результате образуется положительный угол γ≈5°.
- Плоские (перовые) — используются при сверлении отверстий больших диаметров и глубин. Режущая часть имеет вид пластины (лопатки), которая крепится в державке или борштанге или выполняется заодно с хвостовиком.
- Для глубокого сверления (L≥5D) — удлинённые винтовые свёрла с двумя винтовыми каналами для внутреннего подвода охлаждающей жидкости. Винтовые каналы проходят через тело сверла или через трубки, впаянные в канавки, профрезерованные на спинке сверла.
o Конструкции Юдовина и Масарновского — отличаются большим углом наклона и формой винтовой канавки (ω=50…65°). Нет необходимости частого вывода сверла из отверстия для удаления стружки, за счет чего повышается производительность.
- Одностороннего резания — применяются для выполнения точных отверстий за счёт наличия напраляющей (опорной) поверхности (режущие кромки расположены по одну сторону от оси сверла).
o Пушечные — представляют собой стержень, у которого передний конец срезан наполовину и образует канал для отвода стружки. Для направления сверла предварительно должно быть просверлено отверстие на глубину 0,5…0,8D.
o Ружейные — применяются для сверления отверстий большой глубины. Изготовляются из трубки, обжимая которую получают прямую канавку для отвода стружки с углом 110…120° и полость для подвода охлаждающей жидкости.
- Кольцевые — пустотелые свёрла, превращающие в стружку только узкую кольцевую часть материала.
- Центровочные — применяют для сверления центровых отверстий в деталях.
По конструкции хвостовой части бывают:
- Цилиндрические
- Конические
- Четырёхгранные
- Шестигранные
- Трёхгранные
- SDS
По способу изготовления бывают:
- Цельные — спиральные свёрла из быстрорежущей стали марок Р9, Р18, Р9К15 диаметром до 8 мм, либо из твёрдого сплава диаметром до 6 мм.
- Сварные — спиральные свёрла диаметром более 8 мм изготовляют сварными (хвостовую часть из углеродистой, а рабочую часть из быстрорежущей стали).
- Оснащённые твёрдосплавными пластинками — бывают с прямыми, косыми и винтовыми канавками (в том числе с ω=60° для глубокого сверления). Более эффективны при обработке хрупких материалов.
По назначению
По форме обрабатываемых отверстий бывают:
- Цилиндрические
'
По обрабатываемому материалу бывают:
- Универсальные
- Для обработки металлов и сплавов
- Для обработки бетона, кирпича, камня — имеет наконечник из твёрдого сплава, предназначенный для бурения твёрдых материалов (кирпич, бетон) с ударно-вращательным сверлением. Свёрла, предназначенные для обычной дрели, имеют цилиндрический хвостовик. Хвостовик бура для перфораторов имеет различную конфигурацию: цилиндрический хвостовик, SDS-plus, SDS-top, SDS-max и т. д.
-
Для обработки стекла, керамики
- Для обработки дерева
Некоторые виды свёрл:
A — для обработки металла;
B — для обработки дерева;
C — для обработки бетона;
D — перовое сверло для обработки дерева;
E — универсальное сверло для обработки металла или бетона;
F — для обработки листового металла;
G — универсальное сверло для обработки металла, дерева или пластика.
Хвостовые части:
1, 2 — цилиндрические;
3— SDS-plus;
4 — шестигранник;
5 — четырёхгранник;
6 — трёхгранник;
7 — для шуруповертов.
Литература
· Кожевников Д. В., Кирсанов С. В. Металлорежущие инструменты. Учебник (гриф УМО). Томск: Изд-во Томского ун-та. 2003. 392 с. (250 экз.).
· Кожевников Д. В., Кирсанов С. В. Резание материалов. Учебник (гриф УМО). М.:Машиностроение. 2007. 304 с. (2000 экз.).
· Собичевский В. Т., Фрик Э. Л. Буравы // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
· Сандомирский И. Биография сверла // Техника — молодёжи. — М.: Молодая гвардия, 1955. — Вып. 3. — С. 24.
· Филиппов Г. В. Режущий инструмент.—Л.: Машиностроение, 1981.—392