Что такое пушечное сверло
Сверла для глубокого сверления. Пушечное сверло.
В машиностроении повсеместно применяются детали со значительной длиной и глубокими внутренними отверстиями. Такими деталями являются валы различного функционального назначения, оси, шпиндели. Для получения таких отверстий применяют глубокое сверление отверстий в металле.
Отметим, что в технологии металлообработки глубоким называют сверление, при котором длина отверстия составляет пять и более его диаметров.
Глубокое сверление может выполняться для получения как сквозных, так и глухих отверстий.
Технология глубокого сверления является довольно сложным процессом, поскольку приходится преодолевать одновременно несколько трудностей:
Для выполнения работ по получению глубоких отверстий применяется специализированный инструмент для сверления отверстий. Одним из типов такого инструмента является пушечное сверло.
Что такое, и для чего предназначено пушечное сверло
Пушечное сверло — это режущий инструмент преимущественно цилиндрической формы с переменным по длине сечением. Оно является инструментом однорезцового вида.
Для отведения отработанной стружки от обрабатываемой детали на поверхности такого сверла имеется выемка с сечением в форме буквы V. Данная проточка выполнена по внешней поверхности сверла.
В общем случае, при помощи пушечного сверла возможно получить отверстия с диаметром в диапазоне от 0,5 миллиметров до 10 сантиметров. Специальное отверстие для подвода смазывающе-охлаждающей жидкости обычно отсутствует. Сверление производят на малой частоте вращения металлообрабатывающего агрегата.
В рабочей части пушечное сверло имеет форму полукруга. Плоская поверхность полукруглого стержня является передней поверхностью сверла. Под прямым углом к оси сверла на торце стержня образуется режущая кромка. Задний торец инструмента имеет плоскую наклонную под углом 10-20 градусов форму.
Для обеспечения более точного направления опорная поверхность пушечного сверла имеет цилиндрическую форму. На опорной поверхности выполняются лыски под 35-40 градусов, а также обратный конус 0,04-0,05 миллиметров на 10 сантиметров длины. Эти мероприятия способствуют уменьшению трения инструмента о внутренние стенки обрабатываемой детали.
Для удаления стружки, образовавшейся в процессе резания, приходится регулярно выводить сверло из детали. Геометрия сверла способствует тяжелым условиям работы инструмента, что уменьшает его долговечность и снижает точность процесса резания.
Отметим, что в современной металлообработке есть более точные и производительные способы получения глубоких отверстий. Обработка детали пушечным сверлом считается устаревшим и малоэффективным методом глубокого сверления.
Виды сверл для глубоко сверления
В сегодняшней технологии металлообработки применяют несколько типов сверл для глубокого сверления деталей.
Рассмотрим основные их типы:
Важные особенности сверления глубоких отверстий
Глубокое сверление отверстий в металле является специфическим процессом металлообработки и требует соответствующего подхода. Эту операцию следует выполнять на специально предназначенных для этого станках для глубокого сверления.Важной особенностью процесса является точная центровка инструмента и исключение отклонения сверла по оси. Необходимо исключить биение инструмента. Чтобы получить отверстие с точными размерами и качественной поверхностью важно обеспечить место обработки достаточным количеством СОЖ.
Канавки для отвода стружки должны быть гладкими, чтобы обеспечить своевременный отвод стружки из зоны обработки.
Сверление глухих отверстий отличается в сторону усложнения тем, что в процессе работы нужно постоянно контролировать глубину отверстия. Для глубоких отверстий это вызывает некоторую сложность.
Выбор инструмента для глубокого отверстия
В первую очередь инструмент для глубокого резания должен соответствовать агрегату, на котором вы собираетесь производить операции резания. Хвостовик должен соответствовать патрону станка или автомата. Причем сверла для глубокого сверления должны обязательно устанавливаться на специально предназначенные для этих операций агрегаты.
Если при обработке нужно жестко исключить отклонение оси при сохранении высокой точности, лучше использовать цельное твердосплавное ружейное сверло.
В остальном следует выбирать инструмент в зависимости от длины и диаметра необходимого отверстия.
Расчёт длины однолезвийного сверла
Основные этапы сверления глубоких отверстий
Сверление глубоких отверстий в металле обычно выполняют в такой последовательности:
Данная технология является стандартной и может отличаться в зависимости от применяемого инструмента и металлообрабатывающих аппаратов.
Сверла для глубокого сверления – пушечные, ружейные, эжекторные
Пушечное сверло представляет собой инструмент, при помощи которого выполняется сверление сквозных и глухих отверстий, отличающихся значительной глубиной. Отверстия данного типа выполняются в валах различного назначения, в шпинделях, а также в других деталях, характеризующихся значительной длиной. С этой целью используются не только пушечные сверла, но и, в частности, однокромочные и двухкромочные сверла с внутренним отводом стружки. Сверление с помощью последних отличается невысокой производительностью, но при этом выполняемые глубокие отверстия характеризуются высокой чистотой, точностью геометрических параметров и прямолинейностью.
Процесс глубокого сверления на токарно-фрезерном центре
Особенности использования
Каждый из видов алмазных сверл отличают определенные особенности, которые обязательно следует учитывать при выборе и применении такого инструмента.
Коронки с алмазным напылением
Алмазный инструмент, режущая часть которого оснащена коронками с напылением, нанесенным гальваническим методом, внешне очень напоминает корончатые сверла обычного типа. Большим достоинством такого инструмента, кроме его доступной стоимости, является также и то, что при его использовании на него оказывается небольшое торцевое давление. Благодаря этому его можно использовать для сверления на высоких оборотах, что повышает производительность процесса.
Типы алмазных коронок
Между тем корончатое или трубчатое сверло, на режущую часть которого нанесено алмазное напыление, имеет и серьезный недостаток: оно имеет незначительный ресурс работы и позволяет качественно выполнить всего несколько отверстий. Именно поэтому инструменты, основой конструкции которых является трубка с алмазным напылением, используются преимущественно для сверления кафельной плитки.
Сверла с режущими элементами из спеченной алмазной крошки
Как уже говорилось выше, сверла, режущая часть которых изготовлена из алмазной крошки методом спекания, отличаются высокой надежностью и могут с успехом эксплуатироваться на протяжении длительного времени. Каждым из таких инструментов, если при их использовании соблюдаются все технологические рекомендации, можно выполнить сверление более ста отверстий. Однако есть у сверл данной категории и недостатки, наиболее значимый из которых заключается в том, что в процессе обработки инструмент подвергается значительному торцевому давлению, что не дает возможности применять высокую скорость обработки. Этим недостатком обусловлено значительное снижение производительности сверления.
Трубчатое сверло «Зубр-Профессионал» с алмазами на вакуумной пайке
Алмазные сверла конусного типа
Алмазный инструмент с режущей поверхностью конусной формы одновременно сочетает в себе достоинства сверл алмазных, относящихся к категории инструмента трубчатого типа, и кольцевых сверл. Как уже говорилось выше, такой инструмент по своему внешнему виду очень похож на обычные сверла по металлу, но отличается от них материалом изготовления. Для нанесения алмазного покрытия на рабочую поверхность таких сверл используются передовые технологии, которые позволяют создать инструмент, отличающийся высочайшей устойчивостью к износу.
Технология, используемая для обработки рабочей части режущих инструментов данного типа, позволяет создавать на ней покрытие, в котором количество алмазных зерен увеличено в 2–2,5 раза. Такая технология предполагает не обычную гальваническую обработку, а нанесение алмазного покрытия вакуумно-диффузионным методом. При использовании этого способа зазоры между алмазными зернами заполняются металлом, что и обеспечивает высочайшую стойкость формируемого покрытия.
Обработка заготовки с целью ее сверления может производиться несколькими способами:
Все эти способы широко применяются на практике. Наибольший спрос на процесс глубокого сверления есть в следующих сферах: металлургия, производство труб, нефтегазовая и аэрокосмическая промышленность, выпуск плит теплообменников и бойлеров и многие другие. Наиболее часто применяют следующие детали с глубокими отверстиями: роторы, валы, оси, втулки, гильзы, цилиндры, бандажи, металлические скорлупы и многое другое.
Выполним полный комплекс работ по механической обработке металла:
Гидроабразивная резка
Фрезерные работы
Токарные работы
Слесарные работы
Маркировка HSS-сверл, их виды и отечественные аналоги
Все сверла, изготовленные на основе HSS-стали, имеют соответствующую маркировку. Существуют три разновидности этой стали.
Вольфрамовые HSS-сверла
Из этой группы максимально широкое распространение получили сверла, изготовленные из четырех типов сталей.
Изображение №1: состав вольфрамовых HSS-сталей
Молибденовые HSS-сверла
Основной легирующий компонент сталей этой группы — молибден. Также в разных количествах могут содержаться:
Изображение №2: состав молибденовых HSS-сталей
Самое широкое распространение получили HSS-сверла, изготовленные из следующих типов молибденовых быстрорежущих сталей.
Высоколегированные HSS-сверла
Для производства высоколегированных HSS-сверл (обладающих высокой ударной вязкостью и эксплуатируемых в холодных условиях), используют сплавы молибденовой группы, которые подвергают специальной термической обработке.
Изображение №3: состав высоколегированных HSS-сталей
Типы сверл для глубокого сверления
В качестве сверл для глубокого сверления могут быть использованы:
Сверла для глубокого сверления
ГОСТ 886-77 Сверла спиральные с цилиндрическим хвостовиком. Длинная серия. Основные размерыСкачать
Спиральные сверла с цилиндрическим хвостовиком, производимые в соответствии с требованиями, которые приводит ГОСТ 886-77, отличаются удлиненной рабочей частью. В соответствии с положениями вышеуказанного стандарта от 77-го года, такой удлиненный инструмент может полностью изготавливаться из быстрорежущей стали или оснащаться режущими пластинами, выполненными из твердого сплава.
ГОСТ 886 от 77-го года также оговаривает, что охлаждение сверл данного типа может обеспечиваться за счет не только наружного, но и внутреннего подвода СОЖ. Спиральные сверла, как указывает ГОСТ 886-77, могут производиться не только с цилиндрическим хвостовиком, но и с хвостовиками конического типа. Сам процесс глубокого сверления, осуществляемый посредством таких сверл, может выполняться как с их периодическим извлечением из выполняемого отверстия, что необходимо для удаления из него образовавшейся стружки, так и без выполнения такой процедуры. Если сравнивать спиральные сверла с ружейными и пушечными, то при использовании первых производительность сверления повышается практически в 8 раз.
Примеры рабочих головок ружейных сверл
Пушечные и ружейные сверла относятся к инструментам однорезцового типа, при помощи которых можно создавать глубокие отверстия с диаметрами, находящимися в интервале 0,5–100 мм. Охлаждение сверл данного типа осуществляется через отверстие, выполненное в их внутренней части, а стружка, образующаяся в процессе обработки, отводится при помощи специальной канавки, выполненной на их наружной поверхности. Пушечные и ружейные сверла, оснащенные режущими твердосплавными пластинами, отличаются конической конфигурацией рабочей части, что обеспечивает лучшее направление инструмента в зону выполнения обработки.
Принцип работы эжекторным сверлом
Выбор инструмента для глубокого отверстия
В первую очередь инструмент для глубокого резания должен соответствовать агрегату, на котором вы собираетесь производить операции резания. Хвостовик должен соответствовать патрону станка или автомата. Причем сверла для глубокого сверления должны обязательно устанавливаться на специально предназначенные для этих операций агрегаты.
Если при обработке нужно жестко исключить отклонение оси при сохранении высокой точности, лучше использовать цельное твердосплавное ружейное сверло.
В остальном следует выбирать инструмент в зависимости от длины и диаметра необходимого отверстия.
Виды сверл для глубоко сверления
В сегодняшней технологии металлообработки применяют несколько типов сверл для глубокого сверления деталей.
Рассмотрим основные их типы:
Что такое, и для чего предназначено пушечное сверло
Пушечное сверло — это режущий инструмент преимущественно цилиндрической формы с переменным по длине сечением. Оно является инструментом однорезцового вида.
Для отведения отработанной стружки от обрабатываемой детали на поверхности такого сверла имеется выемка с сечением в форме буквы V. Данная проточка выполнена по внешней поверхности сверла.
В общем случае, при помощи пушечного сверла возможно получить отверстия с диаметром в диапазоне от 0,5 миллиметров до 10 сантиметров. Специальное отверстие для подвода смазывающе-охлаждающей жидкости обычно отсутствует. Сверление производят на малой частоте вращения металлообрабатывающего агрегата.
В рабочей части пушечное сверло имеет форму полукруга. Плоская поверхность полукруглого стержня является передней поверхностью сверла. Под прямым углом к оси сверла на торце стержня образуется режущая кромка. Задний торец инструмента имеет плоскую наклонную под углом 10-20 градусов форму.
Для обеспечения более точного направления опорная поверхность пушечного сверла имеет цилиндрическую форму. На опорной поверхности выполняются лыски под 35-40 градусов, а также обратный конус 0,04-0,05 миллиметров на 10 сантиметров длины. Эти мероприятия способствуют уменьшению трения инструмента о внутренние стенки обрабатываемой детали.
Для удаления стружки, образовавшейся в процессе резания, приходится регулярно выводить сверло из детали. Геометрия сверла способствует тяжелым условиям работы инструмента, что уменьшает его долговечность и снижает точность процесса резания.
Отметим, что в современной металлообработке есть более точные и производительные способы получения глубоких отверстий. Обработка детали пушечным сверлом считается устаревшим и малоэффективным методом глубокого сверления.
Сверла для древесины
Относительно небольшие отверстия до 12 мм в древесине или древесных композитах (ДСП, МДФ) можно сверлить обычным спиральным сверлом для металла. Но отверстия, к которым предъявляются повышенные требования по точности размеров и чистоте поверхности выполняют сверлами, специально предназначенными для древесины. Их изготавливают из инструментальной или углеродистой стали и для металла они не годятся.
Предназначены для сверления малых и средних по диаметру отверстий. Как уже отмечалось, вместо них можно использовать спиральные сверла для металла, но отверстия после них получаются хуже качеством.
Имеют острую режущую кромку и шнекоподобную форму. Благодаря последней из отверстия легко удаляется стружка. Это качественные сверла, которые применяют, если требуется получить глубокое отверстие с гладкой стенкой.
Используются для получения отверстий относительно больших диаметров – от 10 до 25 мм и более. Это самые простые и недорогие сверла, их можно даже изготовить самому из подходящей пластины и круглого стержня. Но качество отверстий после них получается невысоким – шершавые стенки, не очень точные размеры.
Термин «коронка» говорит о том, что этот инструмент выполнен в виде полого цилиндра, на кромках которого располагаются зубья. Сверление получается в виде кольца, из которого затем удаляется внутренняя часть. Коронка – незаменимый инструмент, если требуется получить большое отверстие – до 100 мм и более. В магазинах ее предлагают в виде набора, в котором имеется оправка, центровочное сверло с хвостовиком и несколько коронок разных диаметров.
Это инструмент для выполнения точных отверстий в древесине (особенно мягкой), ДСП, ламинате и пр. У него имеется центровочное острие и подрезатель с острой кромкой. Благодаря последнему отверстие получается точным и гладким. Если нужно получить глухое отверстие с гладкими стенками и точными размерами, сверло Форснера справится с этой работой наилучшим образом.
Этапы технологии
Сам процесс глубокого сверления отверстий выполняется в следующей последовательности.
Существует еще несколько технологий сверления глубоких отверстий, но выше приведена наиболее распространенная из них, которая используется в большинстве случаев.
Что это такое?
К этой группе изделий относится ряд различных типов насадок. Каждая из моделей применяется для выполнения своих задач. К примеру, сверло, изготовленное в соответствии с ГОСТ 10903-77, работает на увеличение площади высверливаемого отверстия. Каждая из спиральных насадок имеет характерные особенности, присущие ей: геометрическую конструкцию, тип режущей кромки, материал изготовления и тип его обработки, например сталь с напылением или обработанная паром.
Форма насадки очень важна, так как от нее зависит, выберут сверло для выполнения определенного вида работы или нет. Для различных поверхностей и высверливания отверстий разной глубины и диаметра используются разные типы фрез.
Для изготовления таких буравчиков применяют легированную или углеродистую сталь марок 9ХС, Р9 и Р18. Две последние маркируют как HSS, они являются быстрорежущими. Такие сплавы не теряют прочности при нагревании, даже сильном, что делает изделия из них незаменимыми при сверлении. Для того чтобы определить, в какой области будет использоваться сверло, нужно знать угол его заточки, т. е. величину углов двух основных режущих кромок и поперечной. Чтобы сверлить оргстекло, пластмассу, потребуется насадка, имеющая величину угла от 60 до 90 градусов. Чем тоньше лист, который планируется сверлить, тем меньше должен быть угол заточки.
Заточка заднего угла не должна быть меньше, чем 15 градусов. В противном случае сверло будет скоблить поверхность, а не взрезать ее, что ведет к деформации.
Угол, под которым сходятся режущие кромки на наконечнике, составляет от 118 до 135 градусов. Имеются также насадки, на которых снимают дополнительную фаску, – двойной заточки. Этот метод снижает трение, которое возникает в процессе сверления. Еще встречаются устройства с наличием двух ступеней, которые делают хвостовик более совершенным. При помощи двухступенчатого наконечника центровка сверла становится значительно более точной.
Буравчики, оснащенные коническими хвостовиками, имеют то же назначение, что и их аналоги с цилиндрическими, и состоят из тех же элементов. Устройство рабочей части сверла включает в себя режущую часть (это две главные и одна поперечная кромки) и направляющую (в нее входят режущие кромки вспомогательного характера). Хвостовиком называют элемент, посредством которого происходит закрепление насадки в патроне электроинструмента. Форма конуса, которую имеет хвостовик, удобна для того, чтобы легко закреплять и высвобождать изделие из патрона.
Для чего нужны переходные втулки
Переходные втулки используют для закрепления в шпинделях с крупногабаритными посадочными отверстиями конических сверл малых диаметров. При наличии полного набора дополнительных приспособлений шпиндели с внутренними конусами №6 становятся универсальными.
Фотография №1: набор переходных конических втулок
При помощи этих приспособлений сверла также крепятся очень просто.
Инструмент вставляется во втулку.
Получившаяся конструкция закрепляется в шпинделе.
Важно! Переходные втулки можно вставлять одна в другую для получения посадочного отверстия под инструмент с малым конусом, но делать это не рекомендуется. Если закрепить сверло подобным образом, точность обработки значительно снизится.
Какие сверла по металлу лучше?
Крупные предприятия — лидеры отрасли — имеют в своем распоряжении дорогостоящее контрольно-измерительное оборудование, что позволяет поддерживать стабильно высокое качество выпускаемой продукции.
Коротко перечислим основные виды сверл по металлу
из быстрорежущей стали:
1. Сталь сверл HSS-E
содержит кобальт и превосходит по режущим свойствам остальные стали, поэтому применяются для работы по вязким и сложным материалам. Сверла Diager HSS-E Co 5% отвечают самым высоким стандартам качества. Их в основном используют для сверления нержавеющей стали, а также легированной и нелегированной стали с пределом прочности до 1200 Н/мм2.
2. Трехслойное покрытие сверл HSS-TiAlN
(титаново-алюминиево-нитритное) имеет более низкий коэффициент трения, а также образует термальный барьер (сверло не теряет свои свойства при разогреве наружной оболочки до 700°C), повышается прочность и увеличивается срок жизни сверла приблизительно в 5 раз. Сверло с покрытием TiAlN не следует затачивать повторно, повреждение покрытия сведет все преимущества этого сверла на нет. Сверла Diager HSS-TiAlN используют для производительного сверления легированной и нелегированной стали с пределом прочности до 1100 Н/мм2, нержавеющей стали, чугуна.
из стали, покрытой нитридом титана, также значительно меньше нагреваются в процессе работы, что увеличивает такие характеристики сверла, как прочность и срок жизни не меньше, чем в 3 раза. Сверла с покрытием TiN не следует затачивать повторно. Сверла Diager HSS-TiN используют для сверления легированной и нелегированной стали с пределом прочности до 1100 Н/мм2, чугуна.
прошли роликовую прокатку и термическую обработку. Сверла имеют наименьшую стойкость. Используются в основном для сверления мягких сталей, чугуна.
Отдельно стоит выделить твердосплавные сверла
или сверла с впаянным твердосплавным наконечником, они имеют максимальную прочность, способны выдерживать большие нагрузки. Используются для сверления жаропрочных сталей, нержавеющей стали, сплавов титана.
Сверла по металлу изготавливают из инструментальной быстрорежущей стали HSS (High Speed Steel
). Это легированные стали с содержанием таких элементов, как вольфрам, молибден, а также ванадий и кобальт. Эти добавки положительно влияют на такие характеристики стали, как горячая твердость (температура нагрева, которую может выдержать сталь), красностойкость (время, которое сталь может выдерживать высокую температуру), сопротивление разрушению.
В процессе работы режущего инструмента происходит интенсивное выделение тепла, которое идет на разогрев инструмента. Для инструмента из обычной углеродистой стали недопустим режим работы при нагреве выше 200°C, т.к. твердость стали начинает стремительно падать. Современные быстрорежущие стали сохраняют свои свойства при 500-600°C, что позволяет существенно увеличить скорость сверления.
Очень важную роль играет процесс изготовления и термообработки сверл. Крупные предприятия — лидеры отрасли — имеют в своем распоряжении дорогостоящее контрольно-измерительное оборудование, что позволяет поддерживать стабильно высокое качество выпускаемой продукции. Сверла NoName зачастую делают из плохой стали, не выдерживается геометрия, перезаточить их практически невозможно — после отработки заводской заточки сверло становится непригодным для дальнейшего использования.
На вопрос «Какие сверла по металлу лучше?» мы ответим так — сверла, которые позволят выполнить конкретную задачу максимально эффективно.
Статья расскажет, как правильно выбрать и эксплуатировать сверло по металлу. Вы узнаете о том, какие бывают их разновидности, особенности покрытия и обработки, а также конструктивные различия. В статье приведены таблицы для расшифровки международных обозначений, а также анализ цен на наборы свёрл.
Сверление металла и пластика — одна из необходимых операций, как при профессиональной работе, так и в домашнем обиходе. Как правило, её выполняют одним сверлом, т. к. оба материала имеют монолитную структуру разной плотности. Поэтому свёрла для металла применимы к пластику практически без износа.
Как выбрать ступенчатое сверло?
Чтобы не ошибиться с выбором ступенчатого инструмента, необходимо вначале выяснить, какими ключевыми техническими характеристиками он обладает.
Рассматривая различные модификации, следует уделять внимание и цвету изделия, причем это связано не с эстетической составляющей
Технические характеристики стали и маркировка
Можно не останавливаться подробно на всех видах сталей, которые могут применяться для создания ступенчатых сверл из-за их большого количества. По этой причине наилучшим выбором станет изделие, у которого на материале имеется маркировка HSS. По ней можно понять, что этим инструментом можно обеспечить высокое скоростное сверление, не допуская деформирования металла при нагреве.
Диаметр рабочих порогов, начинающего и финального
Уже в самом начале выбора необходимо обратить внимание на эти параметры, учитывая, что средняя цена на сверла достигает уровня 2500 рублей
Производитель и стоимость ступенчатых устройств
Первый критерий является столь важным, поскольку выбирать лучше всего такое сверло, для изготовления которого использовалась сталь, удовлетворяющие требованиям действующего ГОСТа
Если вам важно быть уверенным, что приобретаемое изделие для сверления имеет гарантированно высокое качество исполнения, то можно обратить внимание на продукцию под маркой TOP CRAFT
Заточка сверл
Чаще всего подобные сверла идут на выброс, либо эксплуатируются для мягких материалов – многие мастера не считают нужным давать инструменту вторую жизнь. Однако в бытовых условиях можно соорудить приспособление для заточки сверл из имеющихся практически в каждой мастерской инструментов.