Технология сверления отверстий в металле. Как правильно сверлить металл – учимся делать отверстия различных диаметров. Сверление глубоких отверстий: классификация

Стандартные сверла по металлу хорошо подходят для работы с такими мягкими металлами, как медь или алюминий. Для более твердых металлов, таких как нержавеющая сталь, лучше использовать сверла, изготовление из хром-ванадиевого или кобальтового сплава или карбида титана. Метка HSS показывает, что сверло изготовлено из металла повышенной прочности. Стандартные сверла по металлу выпускаются в диапазоне диаметров от 1 до 13 мм.

1. Сверла по металлу

   Характерной чертой сверл по металлу является их острый конец, который требуется для того, чтобы сверло легко проходило через металл. Диаметр сверл по металлу одинаков по всей длине; на конце сверло затачивается под углом 118°. Такие сверла также называются сверлами из быстрорежущей стали (High Speed Steel; HSS). Сверла HSS из кобальтового сплава предназначены для сверления твердых металлов, таких как нержавеющая сталь; они затачиваются под несколько более тупым углом в 135° для облегчения центровки при начале сверления. Такие сверла изготавливаются из быстрорежущей стали с добавкой 5% кобальта; при сверлении их необходимо охлаждать при помощи специального масла.

2. Образование стружки при сверлении

   
   

   При сверлении металла образуются опилки или мелкая стружка (при сверлении мягких металлов типа латуни) или длинные стружки (при сверлении твердых металлов, таких как железо или сталь). Для каждого из этих типов металла имеются специальные сверла. Режущая кромка сверла для мягких металлов является плоской (A). Это сделано для того, чтобы такие сверла не «закусывались» в металле; их также можно использовать и для других мягких материалов, таких как пластик или нейлон. Режущая кромка сверла для твердых металлов остро заточена (B).

3. Сверление отверстий большого диаметра

   
   

   Если требуется просверлить в металле отверстие большого диаметра, необходимо сначала «пройти» такое отверстие с помощью сверла меньшего диаметра. Это позволит более крупному сверлу резать металл более эффективно и уменьшить вероятность перекоса. В случае необходимости, предварительное сверление можно выполнить в несколько проходов, постепенно увеличивая диаметр используемых сверл.
   При предварительном сверлении диаметр малого сверла (B) должен быть не менее диаметра перемычки более крупного сверла (A). Перемычкой сверла называется кратчайшее расстояние между двумя режущими кромками.

   При предварительном сверлении диаметр малого сверла (B) должен быть не менее диаметра перемычки более крупного сверла (A). Перемычкой сверла называется кратчайшее расстояние между двумя режущими кромками.

4. Скорость сверления

   
   

   Частой ошибкой при сверлении металла бывает слишком высокая скорость вращения. Чем тверже металл, в котором нужно выполнять сверление, тем ниже должна быть скорость сверления. Например, при сверлении отверстия диаметром 8 мм в латуни скорость вращения дрели нужно установить на 2500 об/мин. В случае нержавеющей стали, которая является значительно более прочным металлом, правильная величина скорости вращения равняется 800 об/мин. Хорошим показателем того, что скорость установлена правильно, является образование красивой длинной стружки.

5. Сверление тонких металлических листов

   
   

   Если требуется просверлить тонкий металлический лист, никогда нельзя держать его руками. Когда сверло прорезает металл и выходит на противоположной стороне, возникает опасность, что металлический лист может внезапно зажать сверло и вырваться из рук. Правильное решение состоит в том, чтобы прочно зажать металлический лист между двумя кусками дерева. Это снижает вероятность опасного срыва листа. При этом также уменьшается количество заусениц, что упрощает окончательную отделку заготовки.

6. Смазывание сверла

   
   

   При сверлении железа или стали рекомендуется прикладывать как можно меньшее усилие. Пусть работает сверло! Для смазывания и охлаждения сверла можно использоваться смазочное масло. Если толща металла пройдена почти полностью, нельзя допускать слишком быстрого выхода сверла на противоположной стороне заготовки. Это позволит свести к минимуму образование заусенцев при выходе сверла.

7. Сверление металлических труб

   
   

   Перед сверлением металлической трубы необходимо убедиться, что она прочно зажата. Для сверления лучше всего использовать сверлильную стойку и тиски. Для того чтобы предотвратить деформацию трубы – в результате давления со стороны дрели – поместите внутрь трубы кусочек дерева такой же формы и размера, что и труба. В этом случае следует руководствоваться тем же советом: пусть работает дрель; не прикладывайте слишком большого усилия.

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:

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.

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.

Для улучшения основных характеристик металла зачастую проводится его закалка. Подобная технология предусматривает повышение твердости изделия за счет сильного нагрева металла и его быстрого охлаждения. В некоторых случаях после проведения термической обработки приходится выполнять сверление. За счет повышения подобной характеристики провести сверление каленного металла становится сложнее. Рассмотрим все особенности сверления каленой стали подробнее.

Сверлим отверстие в каленой стали

Распространение вопроса, как просверлить каленую сталь можно связать с тем, что при применении обычной технологии инструмент быстро затупляется и приходит в непригодность. Именно поэтому нужно уделить внимание особенностям сверления каленого сплава. Среди особенностей технологии отметим следующие моменты:

1. Нужно правильно подготовить каленую заготовку.
2. В некоторых случаях требуется специальный инструмент.
3. Применяется охлаждающая жидкость.

При необходимости можно изготовить сверло для закаленной стали своими руками, для чего требуется определенное оборудование и навыки. Однако, в большинстве случаев применяется покупной варианты исполнения, так как оно лучше справится с задачей при резании каленой стали.

Нюансы при сверлении

У рассматриваемой технологии есть довольно большое количество особенностей, которые нужно учитывать. Сверление каленного металла проводится с учетом нижеприведенных моментов:

1. Перед проведением работы следует уделить внимание твердости поверхности. По этому параметру проводится выбор наиболее подходящего сверла. Определить твердость можно при применении самых различных технологий.
2. Во время сверления выделяется большое количество тепла. Именно поэтому происходит быстрый износ режущей кромки. В связи с этим во многих случаях в зону резания подается жидкость для охлаждения.
3. При резании труднообрабатываемого материала время от времени приходится проводить заточку режущей кромки. Для этого применяется обычный заточной станок или специальный инструмент. В качестве абразива подходит исключительно круг с алмазным напылением.

Существуют самые различные методы резания каленной стали. Некоторые из них существенно упрощают проводимую обработку. Только при учете всех нюансов можно повысить качество полученного отверстия.

Полезные приемы при сверлении

Для работы с каленой сталью могут применяться самые различные технологии. Наиболее распространенные технологии характеризуются следующими особенностями:

1. Обработка поверхности кислотой. Эта технология характеризуется длительным применением, так как для снижения твердости поверхности требуется довольно большое количество времени. Для травления может применяться серная, хлорная или другая кислота. Процедура предусматривает создание бортика, который будет сдерживать применяемое вещество в зоне резания. После длительного воздействия металл становится более мягким, можно будет провести сверление при использовании обычного варианта исполнения.
2. Можно использовать сварочный аппарат для достижения поставленной цели. При воздействии высокой температуры металл становится более мягким, что значительно упрощает процедур.
3. Чаще всего применяется специальное сверло. В продаже встречаются варианты исполнения, которые можно применять для обработки каленой стали. При их изготовлении используется металл с повышенной устойчивостью к износу и воздействию высокой температуры. Однако, сложность изготовления и некоторые другие моменты определяют то, что стоимость специального инструмента довольно высока.

Кроме этого, для достижения поставленной цели часто приобретается пробойник. С его помощью можно сделать небольшой отверстие, что упростит дальнейшее сверление.

Использование смазочных материалов

При сверлении каленой стали возникает серьезное трение. Именно поэтому рекомендуется приобретать и использовать различные смазочные материалы. Среди особенностей подобного метода обработки отметим следующие моменты:

1. Для начала проводится обработка зоны сверления. На поверхность, где будет находиться отверстие, наносится небольшое количество смазывающего вещества.
2. Масло добавляется на режущую кромку. Для обработки каленой стали требуется небольшое количество вещества, но его время от времени нужно добавлять, так как при вращении инструмента оно разлетается.
3. Во время работы рекомендуется делать перерывы для остывания режущей поверхности и обрабатываемой поверхности.

Специальное масло позволяет не только упростить сверление, но и увеличить срок службы применяемого инструмента.

Это связано с тем, что масло может снижать температуру режущей кромки.

Выбор сверла

Довольно большое распространение получили спиральные сверла, которые представлены вертикальным стержнем с двумя канавками. За счет определенного расположения канавок образуется режущая кромка. Среди особенностей выбора отметим следующие моменты:

1. Довольно большое распространение получило победитовое сверло. Оно может применяться для работы с различными калеными сплавами. Однако, поверхность со слишком высокой твердостью подобным инструментом не обработать.
2. Выбор проводится и по показателю диаметра. Стоит учитывать, что получить отверстие большого диаметра довольно сложно. Вариант исполнения большего диаметра обходится намного дороже по причине применения большого количества материала при его изготовлении.
3. Уделяется внимание и углу заточки, предназначению изделия и типу применяемого материала при изготовлении. К примеру, кобальтовые варианты исполнения характеризуются более высокой устойчивостью к воздействию высокой температуры.
4. Рекомендуется уделять внимание продукции исключительно известных производителей. Это связано с тем, что китайские варианты исполнения изготавливаются при использовании низкокачественных материалов. Однако, подобное предложение обходится намного дешевле и может использоваться для недлительной или одноразовой работы.
5. При выборе сверла можно ориентироваться по нанесенной маркировке. По ней можно определить то, какие именно материалы применялись при изготовлении. Также указывается и диаметр отверстия, которое можно получить при использовании инструмента.

В специализированном магазине можно встретить практически все необходимое для проведения работы. Однако, достаточно высокая стоимость изделия и некоторые другие моменты определяют то, что некоторые решают изготовить сверло самостоятельно из подручных материалов. Подобную работу можно провести при наличии требующихся инструментов.

Изготовление самодельного сверла

При необходимости можно провести изготовление сверла из каленой стали. Среди основных рекомендаций по проведению подобной работы отметим:

1. Подбираются стержни, которые изготавливаются из сплавов вольфрама и кобальта. В народе подобный металл называют победитом. В сравнении с обычным сверлом подобный вариант исполнения характеризуется повышенной устойчивостью к износу.
2. Для обработки заготовки нужно закрепить ее в небольших тисках. В противном случае провести работу будет довольно сложны.
3. Для затачивания подобной поверхности требуется алмазный камень. Обычный не выдержит длительную работу.
4. Торцевая поверхность затачивается таким образом, чтобы получилась поверхность, напоминающая плоскую отвертку. После этого режущие кромки затачиваются для получения острого наконечника.

Для того чтобы снизить степень обрабатываемости поверхности проводится добавление масла. За счет этого обеспечивается длительная обработка по причине уменьшения силы трения и снижения температуры.

В заключение отметим, что обработка каленой стали должна проводиться исключительно при применении специальных инструментов. Для работы требуется сверлильный аппарат, так как ручной не позволит получить требуемое отверстие.

Обработка металла производится не только в промышленных условиях. При выполнении ремонтных работ на автомобиле, изготовлении конструкций на приусадебном участке или проведении ремонта жилища, необходимо сверление отверстий в металле. В домашних условиях чаще всего применяется ручная дрель.

Этот универсальный инструмент требует определенных навыков работы с твердыми изделиями. Можно приобрести, или изготовить самостоятельно станок для сверления отверстий в металле, однако это не дешевое удовольствие.

Технология сверления отверстий в металле заключается в снятии тонкого слоя материала за счет одновременного поступательного и вращательного движения .

Главное условие качественной и безопасной (для инструмента) обработки – удержание оси патрона в фиксированном положении. С помощью станка несложно сохранить прямолинейность, чего не скажешь при работе с ручным инструментом.

Если вы не уверены в твердости рук (это нормальная ситуация для обычного человека), для сверления под прямым углом требуются механические помощники (кондукторы).

Сразу оговоримся, что дополнительные кондукторы требуются лишь в случае, когда толщина металла превышает диаметр сверла.

Если вы делаете отверстие в тонкой стальной пластине, прямолинейность не имеет значения.

Есть несколько разновидностей направляющих для ручной электродрели. Инструменты с механическим приводом плохо подходят для работ с металлом, тем более, если речь идет о точности.

1. Кондуктор для сверления. Выполнен в виде корпуса, удобного для удержания, внутри которого размещены втулки-направляющие для сверл различного диаметра.


Материал втулок тверже инструмента, поэтому отверстия не изнашиваются. Установив кондуктор точно над центром предполагаемого отверстия, можно не беспокоиться о том, что сверло «уведет» от заданного направления.

Особенно полезно такое устройство при сверлении перпендикулярных отверстий в трубах небольшого диаметра, когда наконечник норовит соскользнуть с цилиндрической поверхности.



2. Направляющая для дрели (ручная). Опорное устройство, в котором инструмент фиксируется за шейку


Подошва размещается на заготовке, удерживаясь второй рукой за рукоять. Дрель перемещается строго вертикально, не допуская перекосов и уводов сверла.

Конструкция может иметь угловой держатель для труб небольшого диаметра, что делает приспособление более универсальным.

При наличии поворотного механизма, вы получаете еще и приспособление для сверления отверстий под углом.


Правда металл таким образом просверлить не удастся, боковые нагрузки быстро сломают сверло.

3. Стойка для дрели (полу стационарная). Фактически является недорогой альтернативой сверлильного станка.

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.

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

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:

1. 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.
2. 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.

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:

1. Перед работой нужно проверить крепления всех элементов.
2. Одежда при работе на станке или с электродрелью не должна быть с элементами, способными попасть под действие вращающихся частей. Глаза от стружки защитите очками.
3. Сверло при приближении к поверхности металла должно уже вращаться, иначе оно быстро затупится.
4. Вынимать сверло из отверстия нужно, не выключая дрель, по возможности снижая обороты.
5. 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.
6. Если сверло маленького диаметра плохо закрепляется в патроне, намотайте на его хвостовик несколько оборотов латунной проволоки, увеличив диаметр для захвата.
7. 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.
8. При изготовлении глубоких отверстий прямоугольный кусочек пенопласта, насаженный на сверло, может служить измерителем и одновременно, вращаясь, сдувать мелкую стружку.