Как взрастить яблоню-"аристократку". Рожденные водной стихией: жемчуг...("Сделай сам" №2∙2001)

Сверла и их заточка

В.А.Волков

Назначение сверления — удалить материал из будущего отверстия. История возникновения сверления восходит к временам первобытного общества. Топоры и молотки требовали отверстий для посадки на рукоятки. Эти изделия экспонируются в музеях. Кромки отверстий даже не завалены, стенки чисты.

В крупном валуне отверстие пробивается. Однако камень величиной с кастрюлю объемом 2–4 л слишком хрупок Отверстие в нем высверливают. Наши предки делали это удлиненными твердыми камешками.

Необходимость вращения камня-сверла древнему человеку подсказал процесс растирания зерен между двумя камнями. Выемку нижнего камня углубляло кручение верхнего камня. Да и путь добывания огня оказался подсказкой. Движение камню-сверлу поначалу придавали ладонями, позже деревянный стержень спирально обвивали тетивой лука.

Камень-сверло подбирали зернистой структуры. Любой его обломок мог шлифовать и резать. Камень в отличие от других материалов восстанавливал свою режущую способность. Затупившиеся зерна выпадали с поверхности камня ибо резали они хуже и давление на них возрастало. Возникшие ямки на месте выпавших обнажали целые острые зерна. Самозатачивание — принцип и искусственных «камней» — кругов шлифовальных. Первобытный человек имел несколько камней-сверл для доводки до гладкости одного отверстия.

Другой вариант древнего сверления, основанный на кручении деревянного заостренного стержня тетивой лука, обеспечивал скоростной результат по сравнению с предыдущим. Ямку выбивали камешком-зубилом в заготовке, предположим, топора. Мелкий песочек периодически подсыпали в ямку, в которой вальсировал стержень. Частицы песка шлифовали стенки отверстия, углубляя его.

Производительность камня-сверла за 1 ч напряженной работы составляла 1 мм при условии достаточной твердости и зернистости. Такая производительность не могла удовлетворить потребности в оружии, домашней утвари, инструменте. От лука с тетивой для вращения сверл начали переходить к специальным передачам, приводимым в действие животными или водой. Колеса и рычаги стали деталями передач.

Первые каменные и бронзовые сверла не дожили до наших дней. Они, вероятно, были плоскими, так как традиционно стальное сверло выковывали из прямоугольной полосы. Такое сверло из углеродистой стали не обладало нужной жесткостью и допускало нагрев до 300 °C (рис. 1).

Рис. 1. Развитие конструкции сверла

Вначале канавок для стружки на сверле из стали не вырезали. Стружка шла широкой лентой, забивая отверстие. Кромки, режущие сверла затачивали на ручном точиле из естественного камня. Подача при сверлении была ручная, скорость резания — до 8 м/мин. Маломощные стенки оснащали ступенчатыми шкивами и плоскими ремнями.

Описанные сверла при углублении в материал уходили в сторону, так как их режущие кромки были несимметричны и имели разную длину. Науки о сверлении-«разрезании» еще не существовало. Свой опыт мастера передавали ученикам.

1822 г. Спиральное сверло изобретено!

Начало XX в. «Отварили» быстрорежущую инструментальную сталь. Сверла из быстрореза позволили довести окружную скорость сверления до 20–30 м/мин. Производительность в сравнении с первобытным сверлением возросла в 10 000 раз.

Спиральные сверла — самые распространенные. Они с ходу «протыкают» материал, надежно отводят стружку. Однако есть и масса недостатков. Поперечное лезвие-перемычка, соединяющая две главные режущие кромки, не режет, а мнет металл. Поэтому создается значительное сопротивление резанию. Затупление поперечного лезвия ведет к такому возрастанию нагрузки, что сверло ломается пополам. Подсчитано, что усилие вдоль оси сверла, потребное для врезания перемычки, составляет 60 % от общего усилия.

Двухкромочные спиральные сверла трудно заточить так, чтобы обе режущие кромки были одинаковыми по форме и размерам. Различные кромки режут по-разному, и сверло уводит. Отверстие получается не круглое инее нужном месте. Это чаще происходит при засверливании глубоких отверстий.

Вот почему производят еще полые, однокромочные, пушечные, ружейные, корончатые и другие сверла (рис. 2).

Рис. 2. Основные виды сверл:

_{а — спиральное с цилиндрическим хвостовиком; б — спиральное с коническим хвостовиком; в — с прямой канавкой и твердосплавной пластиной; г — перовое; д — ружейное; е — однокромочное; ж — двухкромочное; з — для кольцевого высверливания; и — центровочное по металлу; к — плоское по дереву}

Тем не менее двухкромочное спиральное сверло по производительности не превзойдено.

Сверла глубокого сверления (рис. 2,д, е, ж) в основном используют при сверлении сквозных и глухих отверстий в длинных предметах. Ружейные сверла применяют для высверливания отверстий малых диаметров, одно- и двухкромочные — для сверления средних и крупных отверстий.

Отверстия диаметром свыше 50 мм осуществляют сверлами для кольцевого сверления (рис. 2,з). Это полые головки, в корпуса которых вставлены резцы и направляющие штанги-шпонки. Каждую головку присоединяют конической резьбой к штанге.

Центровочные сверла (рис. 2,и) — для получения центровых отверстий, преимущественно в металлических заготовках, предположим, перед токарной обработкой.

Вращение плоского сверла (рис. 2,к) напоминает движение «ножек» циркуля. Самый длинный центральный треугольный выступ на сверле втыкают в древесину. Затем — вращение сверла. Крайние выступы на сверле совершают кольцевые движения, взрезая древесину.

В процессе сверления сверло одновременно совершает вращательное и поступательное движение в направлении своей оси. При этом режущие кромки сверла захватывают при врезании все новые слои металла, образуя стружку. Канавки сверла выводят стружку из обрабатываемого отверстия. Чем быстрее вращается сверло и чем быстрее оно перемещается вдоль своей оси, тем раньше будет закончена операция сверления.

Скорость резания — это путь перемещения при вращении наиболее удаленной от оси точки режущей кромки сверла за 1 мин. Скорость резания обозначается латинской буквой V и измеряется в метрах в минуту. Ее определяют по формуле:

V = π∙D∙n/1000 м/мин,

где V — скорость резания, м/мин; D — диаметр сверла, мм; n — число оборотов сверла в 1 мин; π — постоянное число, равное 3,14.

Так как диаметр отверстия измеряется в миллиметрах, произведение надо разделить на 1000.

От скорости резания зависит время, которое будет затрачено на сверление отверстия. Но чем больше будет скорость резания, тем быстрее нагреется и затупится сверло.

Поступательное перемещение сверла вдоль оси, или, как его называют, подача, определяет толщину срезаемой стружки. Подача измеряется в миллиметрах за оборот сверла. Чем больше подача, тем толще срезаемая стружка и тем быстрее будет просверлено отверстие. Но при большей подаче сверло может прогнуться и поломаться. Эта опасность тем больше, чем меньше диаметр сверла. При увеличении диаметра сверла подачу можно увеличить, если это позволяет мощность сверлильного оборудования. Рост подачи, однако, тоже может способствовать нагреву сверла, но в меньшей степени, чем повышение скорости резания.

Промышленность выпускает электродрели с одним фиксированным числом оборотов, двухскоростные дрели, а также дрели с электронным регулятором, позволяющим бесступенчато (плавно) изменять число оборотов шпинделя. Электронное регулирование позволяет подобрать оптимальные режимы сверления в зависимости от материала и диаметра сверла, а также от свойств обрабатываемого материала.

Величина подачи определяется силой нажима в процессе сверления. Следует помнить, что излишний нажим может привести к поломке сверла.

При работе сверло нужно охлаждать, чтобы не уменьшилась твердость режущих кромок и в результате стойкость. При работе электродрелью приходится периодически останавливать сверление и помещать сверло в емкость с охлаждающей жидкостью. Многократный (прерывающийся) нажим при подаче увеличивает опасность поломки сверла. Поэтому при работе тонкими сверлами нужно соблюдать осторожность.

Стружка образуется, когда клинообразное тело режущего инструмента (в том числе и сверла) врезается в обрабатываемый материал. Форма стружки зависит от скорости резания, заточки инструмента и качества обрабатываемого материала. На рис. 3 показаны разные виды стружек.

Рис. 3. Разновидности стружек:

_{а — сливная; б — надлом; в — ступенчатая; г — скалывание}

При обработке мягких материалов частицы стружки сцепляются между собой, образуя так называемую сливную стружку.

При обработке твердых материалов стружка состоит из отдельных частиц, очень слабо связанных между собой, и называется стружкой надлома.

При обработке материалов средней твердости отдельные частицы сцепляются в виде ступенек. Стружка называется ступенчатой.

При обработке хрупких материалов стружка имеет форму отдельных мелких чешуек и называется стружкой скалывания.

Размеры стружки, получаемой при резании, определяются ее шириной и толщиной (рис. 4).

Рис. 4. Срезаемый слой при сверлении

Ширина стружки при сверлении в сплошном материале — расстояние, измеряемое вдоль режущей кромки, или, иначе, длина режущей кромки. Эта длина для спирального сверла равна глубине резания, т. е. расстоянию от оси сверла до обработанной поверхности. Толщина стружки — расстояние между двумя последовательными положениями режущей кромки за один оборот сверла, измеренное в направлении, перпендикулярном кромке.

Считается, что более половины тепла, возникающего при сверлении, уходит в стружку. Исследуя стружку, цвета побежалости, иногда появляющиеся на ней, мы можем судить о тепловом режиме резания и не допускать перегрева режущего инструмента.

Цвета побежалости — это слои окислов на поверхности материала в результате его нагрева. Цвет слоя окисла зависит от его толщины, а толщина тем больше, чем выше температура нагрева поверхности

В большинстве своем сверла изготавливают из инструментальных углеродистых сталей У10, У10А, У12, У12А, легированной хромистой 9X1, хромокремнистой 9ХС и быстрорежущей стали Р9, Р18, Р6М5К5, Р9М4К8. Все шире применяют твердые сплавы, причем сверла могут быть стальными с пластинками из твердого сплава и целиком твердосплавными. Получили распространение и алмазные сверла.

Сверла из того или иного материала выбирают в зависимости от обрабатываемого материала и предполагаемой скорости резания. Основное преимущество быстрорежущей стали перед углеродистой и хромистой состоит в ее краскостойкости. Сверла из быстрорежущей стали выдерживают более высокие скорости резания. Для них не опасен нагрев поверхности до 600 °C, в то время как нагрев поверхности других сверл выше 200 °C приводит к потере твердости и затуплению. Большинство спиральных сверл делают из быстрорежущей стали.

Твердосплавные и алмазные сверла применяют для сверления твердых материалов.

Разновидности сверл показаны на рис. 2.

Спиральные сверла — наиболее распространенный вид. Ими сверлят отверстия диаметром от 0,1 до 80 мм в различных материалах.

Перовые сверла представляют собой круглый стержень, конец которого имеет форму лопатки. Применяются сравнительно редко из-за малой производительности и недостаточно точной работы. Для домашнего мастера перовые сверла интересны тем, что их можно сделать самому, например, из гвоздя.

Сверла глубокого сверления служат для сверления сквозных и глухих отверстий в деталях большой длины. К ним относятся: сверла ружейные для сверления отверстий малых диаметров; однокромочные и двухкромочные с внутренним отводом стружки для сверления средних и больших отверстий.

Сверла кольцевого высверливания — для сверления отверстий диаметром больше 50 мм. Они представляют собой оправки с двумя или несколькими постоянно закрепленными или раздвижными резцами.

Центровочные сверла предназначены для получения центровых отверстий в различных заготовках.

Сверла твердосплавные обладают большой стойкостью и их используют для сверления твердых материалов с высокой скоростью резания.

Сверла алмазные применяют для сверления отверстий в стекле, керамике, материалах горных пород и других твердых неметаллических материалах. Плоские сверла по дереву имеют наибольшее число типов.

Спиральные сверла получили наиболее широкое распространение. Они служат для сверления отверстий, не требующих дополнительной обработки, и отверстий под зенкерование, развертывание и нарезание резьбы. В основном ими сверлят металл, но они пригодны для сверления дерева, пластмассы.

Спиральное сверло представляет собой стержень, имеющий для облегчения выхода стружки две винтовые канавки. Благодаря канавкам на сверле образуются два винтовых пера, или, как их иначе называют, зуба.

Спиральное сверло (рис. 5) состоит из рабочей части, шейки, хвостовика и лапки.

Рис. 5. Спиральные 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; Lo — длина «рабочей режущей части»; D — диаметр; ω — угол наклона «канавки стружечной винтовой»; 2φ — угол при вершине; f — ширина ленточки спиральной; ψ — угол наклона перемычки}

Рабочая часть разделяется на режущую и направляющую. Все режущие элементы сверла расположены на режущей части — заборном конусе. Направляющая часть служит для направления во время резания и является запасной при переточке сверла. На перьях направляющей части по винтовой линии расположены цилиндрические фаски-ленточки. Ленточка служит для направления сверла в отверстии, а также для уменьшения трения сверла о стенки отверстия. Она не должна быть широкой. Так, ширина ленточки сверла диаметром 1,5 мм составляет 0,46 мм, диаметром 50 мм — 3,35 мм. Хвостовик сверла и лапка служат для закрепления сверла в шпинделе станка или патроне. Сверла могут быть выполнены как с шейкой, так и без нее. Диаметр сверла, измеренный по ленточкам, неодинаков по длине сверла. У заборного конуса он несколько больше, чем у хвостовика. Это уменьшает трение ленточек о стенки отверстия. Для того чтобы понять устройство режущей части сверла, рассмотрим основные принципы работы любого режущего инструмента (в том числе и сверла).

Одно из важнейших требований к режущему инструменту состоит в том, чтобы отделяемая стружка свободно отходила от места резания. Поверхность инструмента, по которой сбегает стружка, называют передней гранью. Эту грань отклоняют назад под некоторым углом от вертикальной плоскости (рис. 6).

Рис. 6. Параметры режущего инструмента на примере резца:

_{1 — клин; 2 — обрабатываемый предмет; γ (гамма) — угол передний; α (альфа) — угол задний; δ (дельта) — угол резания, β (бета) — угол заострения}

Благодаря этому углу для инструмента облегчено врезание в металл и стружка свободнее сходит по передней грани. Угол между передней гранью инструмента и плоскостью, проведенной перпендикулярно к поверхности резания, называется передним углом и обозначается греческой буковой у.

Поверхность инструмента, обращенную к детали, называют задней гранью. Ее отклоняют на некоторый угол от поверхности обрабатываемой детали, чтобы уменьшить трение инструмента о поверхность резания. Угол между задней гранью инструмента и поверхностью резания называют задним углом и обозначают греческой буквой α.

Угол между передней и задней гранью инструмента называют углом заострения и обозначают греческой буквой β.

Угол между передней гранью инструмента и поверхностью резания называют углом резания и обозначают греческой буквой δ. Этот угол представляет собой сумму угла заострения β и заднего угла α.

Передний и задний угол — это те углы, которые необходимо соблюдать при заточке.

А теперь найдем описанные выше грани и углы на сверле, которое совсем не похоже на инструмент, изображенный на рис. 6. Для этого рассечем режущую часть сверла (рис. 7) плоскостью АБ, перпендикулярной его режущей кромке.

Рис. 7. Углы спирального сверла

Режущая кромка — это линия пересечения передней и задней граней инструмента. Передний угол γ у сверла образует винтовая канавка. Угол наклона канавки к оси сверла определяет величину переднего угла. На рис. 7 показаны поверхность резания, угол заострения β, угол резания δ и задний угол α. Величина этих углов γ и α вдоль режущей кромки переменна, о чем будет рассказано ниже.

Сверло имеет две режущие кромки, соединенные между собой перемычкой, расположенной под углом ψ° к режущим кромкам (см. рис. 5). Очень важно правильно выбрать угол при вершине сверла 2φ, измеряемый между его режущими кромками (см. рис. 5).

Получив общее представление о геометрии режущей части сверла, поговорим подробнее о ее элементах.

Передняя грань спирального сверла представляет собой сложную винтовую поверхность. Грань — это название условное, так как слово «грань» предполагает плоскость. Винтовая канавка, поверхность которой образует переднюю грань, пересекаясь с заборным конусом, создает прямые режущие кромки (см. рис. 7).

Угол наклона винтовой канавки к оси сверла обозначают греческой буквой ω (см. рис. 5). Чем больше этот угол, тем больше передний угол и тем легче выход стружки. Но сверло с увеличением наклона винтовой канавки ослабляется. Поэтому у сверл с малым диаметром, имеющих меньшую прочность, этот угол делают меньше, чем у сверл большого диаметра.

Угол наклона винтовой канавки зависит также от материала сверла. Сверла из быстрорежущей стали могут работать в более напряженных условиях, чем сверла из углеродистой стали. Поэтому для них угол со может быть больше.

На выбор угла наклона влияют свойства обрабатываемого материала. Чем он мягче, тем угол наклона может быть больше. Но это правило применимо в производстве. В домашних условиях, где одно сверло используют для обработки разных материалов, угол наклона обычно связан с диаметром сверла и изменяется от 19 до 28° для сверл диаметром от 0,25 до 10 мм.

Увеличение угла наклона канавки приводит к ее удлинению. Поэтому при сверлении глубоких отверстий для облегчения выхода стружки угол наклона уменьшают.

Форма канавки должна создавать достаточное пространство для размещения стружки и обеспечивать легкий отвод ее из канавки, но при этом не очень ослаблять сверло. Ширина канавки должна быть приблизительно равна ширине пера.

Глубина канавки определяет толщину сердцевины сверла (см. рис. 5). От толщины сердцевины зависит прочность. Если канавку сделать глубже, стружка будет лучше размещаться, но сверло будет ослаблено. Поэтому толщину сердцевины выбирают в зависимости от диаметра сверла. В сверлах малого диаметра толщина сердцевины составляет большую долю диаметра сверла, чем в сверлах большого диаметра. Так, для сверл диаметром 0,8–1 мм ширина сердцевины 0,21-0,22 мм, а для сверл диаметром 10 мм ширина сердцевины 1,5 мм. С целью повышения прочности сверла толщину сердцевины увеличивают по направлению к хвостовику.

Винтовую канавку чаще всего полируют, чтобы облегчить сход стружки и чтобы при переточках задней грани получить ровную без зазубрин режущую кромку. Переднюю грань у сверла не перетачивают.

Конструкция винтовых канавок такова, что по мере приближения от поверхности сверла к центру их угол наклона уменьшается, а значит, уменьшается и передний угол. Условия работы режущей кромки у центра сверла будут труднее.

Большое влияние на работу сверла оказывает угол при вершине 2φ. Если угол при вершине мал, стружка своим нижнем краем будет задевать за стенку отверстия (рис. 8) и условий для правильного образования стружки не будет.

Рис. 8. Спиральное сверло с острым углом заборного конуса

Если угол при вершине мал, стружка будет завиваться, двигаться параллельно направлению канавки и не будет заклинивать сверло. На рис. 9 показано сверло с нормальным углом заборного конуса.

Рис. 9. Спиральное сверло с нормальным углом заборного конуса

Край стружки в этом случае хорошо укладывается в канавку. Изменение угла при вершине изменяет длину режущей кромки и, следовательно, нагрузку на единицу ее длины. При увеличении угла при вершине нагрузка на единицу длины режущей кромки растет, при этом увеличивается сопротивление внедрению сверла в металл в направлении подачи. При уменьшении угла при вершине возрастает усилие, необходимое для вращения сверла, так как ухудшаются условия образования стружки и возрастает трение. Но при этом нагрузка на единицу длины режущей кромки уменьшается, толщина срезаемой стружки становится меньше (см. рис. 8) и теплота от режущих кромок отводится лучше.

Обычно угол при вершине стандартных универсальных сверл из углеродистой, хромистой и быстрорежущей стали равен 116–118° и считается пригодным для многих материалов. Но для того, чтобы обеспечить наилучшие условия работы, его меняют, как показано в таблице 1.

Таблица 1

А теперь поговорим о переднем и заднем углах режущей части сверл (см. рис. 7).

Мы уже знаем, что передний угол зависит от профиля винтовой канавки и в разных точках режущей кромки имеет разную величину. В точках, расположенных ближе к наружной поверхности сверла, он больше, ближе к центру сверла меньше. Чтобы у центра сверла был приемлемый для резания передний угол, его делают большим на периферии, где скорость резания наибольшая. Поэтому режущие кромки спирального сверла изнашиваются крайне неравномерно. Режущая кромка у периферии тупится быстрее. У центра сверла из-за малого переднего угла образование стружки затруднено, увеличивается сопротивление резанию металла и выделяется дополнительное тепло.

Задний угол, так же как и передний, изменяется по величине в разных точках режущей кромки. В точках, расположенных ближе к наружной поверхности сверла, он меньше, в точках, расположенных ближе к центру, больше. Задний угол образуется при заточке заборного конуса и на периферии сверла равен приблизительно 8-12°, а в центре 20–25°.

Перемычка (поперечная кромка) расположена в центре сверла и соединяет обе режущие кромки. Угол наклона перемычки к режущим кромкам у может быть от 40 до 60°. У большинства сверл ψ = 55° (см. рис. 5). Перемычка образуется пересечением двух задних граней. Ее длина зависит от толщины сердцевины сверла. Так как толщина

сердцевины увеличивается по направлению к хвостовику, длина перемычки возрастает в результате каждой заточки.

В процессе сверления поперечная кромка только мешает внедрению сверла в металл. Она не режет, а скребет или, вернее, давит металл. Недаром ее когда-то называли скребущим лезвием. С уменьшением длины перемычки вдвое усилие подачи можно снизить на 25 % Однако уменьшение длины перемычки за счет уменьшения толщины сердцевины приведет к ослаблению сверла. Поэтому придумано много методов подточки перемычки, которые применяют при заточке сверл.

Хвостовики сверл служат для крепления их в шпинделе сверлильного станка. Хвостовики могут быть коническими и цилиндрическими (см. рис. 5). Как правило, сверла диаметром до 20 мм имеют цилиндрический хвостовик, более крупные — конический. Однако ГОСТом предусмотрен выпуск сверл с коническим хвостовиком, начиная с диаметра 5 мм. Для крепления цилиндрических хвостовиков служат патроны, для конических хвостовиков — конические втулки. В домашней мастерской для сверления чаще всего применяют ручные и электрические дрели, снабженные патроном, и соответственно сверла с цилиндрическим хвостовиком. Однако иногда можно вынуть патрон вместе с хвостовиком из дрели. Место для сверла с коническим хвостовиком освобождено.

Рабочее место

Рабочим местом называют все то окружение, которое содержит вещи, необходимые умельцу при заточке.

Ряд предметов входит в понятие постоянное (в отличие от разового) рабочее место.

1. Точило с ручным или электроприводом. Его в квартире монтируют на столе или спецподставке. Качание на опоре недопустимо.

2. Стол или спецподставка — в квартире, верстак — за городом под точило. Качание опоры недопустимо.

3. Стол или шкафчик для хранения инструментария (шлифовальные круги,

ключи, отвертки и т. п., а также совок, щетка, тряпицы, аптечка, защитные очки от твердых частиц по ГОСТу 12.4.013).

4. Освещение обеспечивают общее и по необходимости местное. Точило располагают по отношению к свету таким образом, чтобы лучи падали на него и работающего спереди и справа. Освещение избавляет глаза от излишнего напряжения и предупреждает части тела от порезов, ушибов и т. п. Сила искусственного освещения должна быть не менее 20 Вт/м². Дневное освещение желательно в идеале так устроить, чтобы площадь стекла занимала 1/3 площади стен рабочего помещения.

5. Вентиляция — естественная, а также оконный вентилятор и т. п. Идеально, если вблизи шлифовального круга смонтировать всасывающую трубку пылесоса. Точило и пылесос тогда включают одновременно. Здоровье и чистота обеспечены.

6. Емкость с водой, вмещающая приблизительно 0,5 л.

7. Вешалка для спецодежды.

Меры предосторожности

Перед заточкой нужно:

а) убрать ненужные предметы на полу и опоре точила;

б) выбрать устойчивую позу (ноги раздвинуть на ширину плеч);

в) проверить крепление подручника и отдельно инструмента в приспособлении, если таковое есть (зазор между периферией круга и подручником устанавливают наименьший, иначе круг затянет инструмент и возможен разрыв круга, можно получить травму);

г) надеть защитные очки от пыли, летящих частиц металла и шлифовального круга;

д) длинные волосы упрятать под шапочку, широкие рукава стянуть резинкой или тесемкой, надеть фартук, застегнуть халат или куртку и т. п.;

е) обратить внимание на достаточность освещения (протереть, например, колбу электролампы и т. п.);

ж) произвести пробные пуски (один-два) точила в течение 3–5 мин на предмет отсутствия вибраций и прочности круга, а также его крепления (как заточнику, так и любому другому человеку строго запрещено находиться в зоне вращения шлифовального круга даже при наличии на круге защитного кожуха и предохранительного козырька);

з) проверить закрепление и правильность положения кожуха (его изготовляют из листовой стали или стального литья с толщиной стенок до 8 мм при шлифовальном круге с диаметром до 70 мм; открытая часть кожуха занимает не более 90°, причем угол раскрытия по отношению к горизонтальной линии, проходящей через ось шпинделя точила, не должен превышать 65° при наличии предохранительного козырька; при отсутствии предохранительного козырька угол раскрытия кожуха уменьшается с 65 до 30°;

и) замасленный инструмент тряпицей оттирают и затем отмывают в содовой воде, что исключит замасливание шлифовального круга.

При заточке необходимо:

а) крепко держать в руках инструмент для заточки;

б) сосредоточить внимание на месте контакта инструмента и шлифовального круга, не отвлекаться;

в) знать, что заточка чего-либо, даже карандаша, без ограждения (кожуха) шлифовального круга воспрещена;

г) знать, что на тонких (менее 10 мм толщины) шлифовальных кругах заточка инструмента на боковых поверхностях недопустима;

д) при возникновении малейших недостатков в функционировании точила (крошка от шлифовального круга, вибрации, провертывание круга на валу и т. п.) немедленно прекратить процесс и начинать его только после устранения недостатков;

е) максимальная продолжительность процесса 15–25 мин, затем перерыв или окончание;

ж) стоять на деревянной решетке или резиновом коврике.

Нагрев инструмента при заточке происходит из-за трения о шлифовальный круг. Это вызывает отпуск закаленной части инструмента. Металл мягчеет, теряет твердость. Неумелое затачивание приводит лезвие инструмента в негодность. Поэтому его охлаждают чаще всего водой.

Если по каким бы то ни было обстоятельствам инструмент затачивают всухую, то:

а) за один проход снимают незначительный слой металла;

б) используют узкий шлифовальный круг;

в) быстро ведут лезвие инструмента вдоль круга, слегка нажимая;

г) инструмент никогда не должен нагреваться до такой степени, чтобы этого не терпела рука.

Практика показывает, что заточку инструмента следует вести против движения шлифовального круга. Тогда режущая кромка более долговечна, реже ее сминание и обламывание.

Инструмент до и после заточки переносят в левой руке остриями назад. При этом стараясь не размахивать рукой. Правую руку оставляют свободной, ведь она дополнительная опора на случай спотыкания…

Мы уже говорили о некоторых конструктивных недостатках спиральных сверл: изменении переднего и заднего углов вдоль режущих кромок, неблагоприятных условиях работы поперечной кромки, отсутствии заднего угла на ленточке. Все это способствует быстрому износу сверла.

Сверла изнашиваются по задним граням и ленточкам. На периферии сверла скорость резания максимальна, и, следовательно, максимален нагрев режущих кромок. В то же время отвод тепла от уголка режущей кромки сильно затруднен. Поэтому затупление начинается с уголка, потом распространяется на всю режущую кромку. Ясно видно ее закругление. Затем истирается задняя грань. На ней появляются штрихи, риски, идущие от режущей кромки. По мере износа риски сливаются в сплошную полоску вдоль режущей кромки, более широкую у периферии и сужающуюся к центру сверла.

Поперечная режущая кромка при износе сминается.

В начале затупления сверло издает резкий скрипящий звук. Если сверло вовремя не заточить, количество выделяемого тепла будет возрастать и процесс износа пойдет быстрее.

Передняя грань (поверхность винтовой канавки) не изнашивается, но ее нужно беречь от истирания сходящей по ней стружкой. Поэтому в процессе резания ее целесообразно смазывать минеральным маслом или эмульсией масла в воде.

Кроме того, применение смазки при сверлении придает отверстию более гладкую поверхность. Чугун и другие хрупкие материалы сверлят всухую. Масла способствуют слипанию мелких стружек, что ведет к быстрому перегреву места сверления.

Повышению стойкости к износу способствует обильное охлаждение сверла водой, эмульсией, маслом в процессе резания. В результате охлаждения снижается температура резания и уменьшается опасность потери твердости сверла при его нагреве.

Как уже было сказано выше, на стойкость сверл влияет материал, из которого они изготовлены, а также скорость резания и величина подачи. О завышении скорости резания можно судить по быстрому затуплению уголков режущих кромок. Если сверло быстро тупится или крошится по всей длине режущих кромок, а также быстро тупится перемычка, то это указывает, что слишком велика подача.

Заточку сверла производят по его задним граням. Очень важно, чтобы оба пера (зуба) сверла были заточены совершенно одинаково. Выполнить это вручную очень трудно. Не просто также вручную создать требуемую форму задней грани и заданный задний угол.

Для заточки существуют специальные станки или приспособления. Если есть возможность, то лучше затачивать сверла на специализированном оборудовании. Но в условиях домашней мастерской такой возможности, как правило, не бывает. Сверла приходится затачивать вручную на обыкновенном точиле.

В зависимости от того, какую форму придают задней поверхности, существуют разные виды заточки: одноплоскостная, двухплоскостная, коническая, цилиндрическая, винтовая.

При одноплоскостной заточке заднюю поверхность пера выполняют в виде плоскости. Задний угол при такой заточке должен быть 28–30°. При одноплоскостной заточке велика опасность выкрашивания режущих кромок. Этот способ, самый легко выполнимый при ручной заточке, рекомендуют для сверл диаметром до 3 мм. Универсальные сверла диаметром больше 3 мм обычно подвергают конической заточке. Для того, чтобы были понятны особенности такой заточки, рассмотрим схему конической заточки на станке сверла с углом 2φ в 118°.

На рис. 10 показан шлифовальный круг и прижатое к его торцу режущей кромкой и задней поверхностью сверло.

Рис. 10. Заточка спирального сверла по коническим поверхностям

Представим себе конус, образующая которого направлена вдоль режущей кромки и торца шлифовального круга, а вершина отстоит от диаметра сверла на 1,9 его величины. Угол при вершине равен 26°. Ось сверла пересекается с осью воображаемого конуса под углом 45°. Если вращать сверло, вокруг оси воображаемого конуса (как бы катать конус по торцу шлифовального круга), то на задней грани сверла образуется коническая поверхность. Если ось сверла и ось воображаемого конуса находятся в одной плоскости, то задний угол будет равен нулю. Чтобы образовался задний угол, нужно сместить ось сверла по отношению к оси воображаемого конуса. На практике это смещение будет равным 1/15 диаметра сверла. Качание сверла по оси воображаемого конуса при таком смешении обеспечит конусную заднюю грань и задний угол 12–14°. Чем больше величина смещения, тем большим будет задний угол. Следует напомнить, что задний угол вдоль режущей кромки меняется и увеличивается к центру сверла.

Понятно, что выполнить все эти условия заточки вручную очень сложно. Сверло, предназначенное к заточке, берут левой рукой за рабочую часть, возможно ближе к заборному конусу, а правой за хвостик (рис. 11,а). Режущей кромкой и задней поверхностью сверло прижимают к торцу шлифовального круга и, начиная от режущей кромки, плавными движениями правой руки, не отрывая сверла от камня, покачивают его, создавая на задней грани пера конусную поверхность. Затем сверло поворачивают на 180° и повторяют ту же процедуру для второго пера.

Рис. 11. Заточка сверл:

_{а — вручную; б — спецстанком; в — через втулку (для ясности рисунка устройства по технике безопасности не показаны)}

При заточке желательно как можно точнее повторить ту форму задней поверхности, которая была после заводской заточки, чтобы не потерять требуемые задние углы. Хорошо, если заточный станок снабжен ручным приспособлением (рис. 11,б). Оно позволяет приблизить условия заточки к станочным.

Другой способ заточки, широко применяемый домашними мастерами, заключается в следующем.

Как и в предыдущем случае, сверло берут левой рукой за рабочую часть возможно ближе к заборному конусу, а правой за хвостик. Режущей кромкой сверло прижимают к торцу шлифовального круга и плавным движением правой руки, не отрывая сверла от камня, поворачивают его вокруг своей оси, затачивая заднюю поверхность. Очень важно сохранить при вращении сверла нужный угол его наклона к торцу шлифовального круга. Для этого часто при заточке используют специальные втулки (рис. 11,в). В результате такой заточки на задних поверхностях обоих перьев получится конусная поверхность, но не будет образован задний угол. При работе трение задней поверхности о стенки отверстия и, следовательно, нагрев будет больше.

Заточку следует вести с многократным охлаждением сверла в воде или в водно-содовом растворе. Это требование не касается твердосплавных сверл, о которых речь будет впереди. Нельзя при заточке пользоваться для охлаждения маслом.

Для заточки используют шлифовальные круги из электрокорунда (марок 24А, 25А, 91А, 92А) зернистостью 25–40, твердостью М3-СМ2, на керамических связках.

В производстве обычно за заточкой следует доводка.

Доводка делает поверхность глаже, убирает мелкие зазубринки, которые могут возникнуть на режущей кромке из-за повышенной шероховатости задней поверхности. Сверло, подвергнутое доводке, более стойко к износу, чем сверло после заточки.

Если у вас есть возможность выполнить доводку, воспользуйтесь ею.

Для доводки применяют шлифовальные круги из зеленого карбида кремния марки 63С зернистостью 5–6, твердостью М3-СМ1 на бакелитовой связке или круги из эльбора ЛO, зернистостью 6–8 на бакелитовой связке.

Перед работой на электроточиле НЕОБХОДИМО ознакомиться с правилами техники безопасности, о которых мы подробно говорили выше. Кое-что из этих правил стоит повторить.

Одно из основных условий правильной заточки сверла — сохранение его ОСЕСИММЕТРИЧНОСТИ. Обе режущие кромки должны быть прямолинейны и иметь идентичную длину, тождественную величину углов при вершине (и углы заострения) по отношению к оси сверла. Если взглянуть на сверло со стороны его вершины, то при неодинаковой заточке перьев между заточенными поверхностями возможно образование грани.

Правильность заточки проверяют специальным шаблоном (рис. 12).

Рис. 12. Контроль правильности заточки шаблоном:

_{а — шаблон; б — проверка угла при вершине и длин режущих кромок; в — угла заострения; г — угла между перемычкой и режущей кромкой}

Его изготовляют самостоятельно из листа меди, алюминия или стали толщиной приблизительно 1 мм. Самый долговечный шаблон, конечно, из стали. Шаблоном проверяют угол при вершине, длину режущих кромок, угол между перемычкой и режущей кромкой. Вместо заднего угла, который весьма сложно измерить, шаблоном измеряют угол заострения. Шаблон целесообразно сконструировать перед началом применения нового сверла, чтобы с последнего перенести нужные углы.

Неравномерная длина режущих кромок и наклон их к оси сверла приводят и к неодинаковой нагрузке. Сверло быстрее выйдет из строя из-за интенсивного износа перегруженной режущей кромки (рис. 13).

Рис. 13. Неправильная заточка режущих кромок спирального сверла:

_{а — клины режущих кромок неодинаковы, середина перемычки не совпадает с осью сверла; б — режущие кромки заточены под различными углами к оси сверла, середина перемычки совпадает с осью сверла}

Неравномерная нагрузка на части сверла вызовет его биение в процессе резания и, как результат, увеличение диаметра полученного отверстия.

Самый простой способ проверки правильности заточки — пробное сверление. Если перья сверла заточены неодинаково, то у менее нагруженного тоже будет меньше стружек из соответствующей канавки. Иногда стружка выступает лишь через одну канавку. Диаметр отверстия тоже преувеличен в сравнении с диаметром сверла.

Как уже было сказано выше, поперечная кромка сверла (перемычка) лишь затрудняет его работу. Причем на нее падает значительная доля нагрузки при сверлении. Одна из задач заточки — уменьшить длину перемычки, не уменьшая толщину сердцевины и тем самым не ослабляя сверла. Для сверла диаметром 7,5 мм и больше подтачивают перемычку. При этом тонким шлифовальным кругом образуют дополнительные выемки у вершины сверла с обеих сторон вдоль его оси на длину 2-15 мм (в зависимости от диаметра сверла). В результате длина перемычки уменьшается до 0,1 диаметра сверла (рис. 14).

Рис. 14. Подточка перемычки спирального сверла:

_{а — не подточено; б — подточено; в — в процессе подточки метр отверстия тоже преувеличен в сравнении с диаметром сверла.}

Направляющие ленточки обычно бывают без заднего угла. Поэтому при сверлении трение ленточек о стенки отверстия забирает на себя значительную долю усилий, необходимую для вращения сверла. Эти усилия можно уменьшить, подточив ленточку и создав у нее задний угол. Подточку осуществляют у самого заборного конуса на длине 1,5–4 мм в зависимости от диаметра сверла. Ленточку стачивают под углом 6–8° так, что треть ее ширины остается (рис. 15).

Рис. 15. Подточка ленточки спирального сверла

Значительно повысить стойкость сверла можно заточкой двойного угла заборного конуса (рис. 16).

Рис. 16. Двойная заточка заборного конуса спирального сверла

При двойной заточке на заборном конусе сверла образуется вторая затылованная часть, но с уже гораздо меньшим углом конуса. Обычно этот второй угол 2φ° М равен 70–75°. Ширина режущей кромки второй заточки составляет 0,2 диаметра сверла. Двойная заточка увеличивает длину режущей кромки, стружка на второй заточке получается тоньше и шире, что улучшает отвод тепла от режущей кромки и значительно уменьшает износ сверла в самом уязвимом в смысле затупления месте — в уголке на периферии сверла. Двойную заточку и подточку ленточки рекомендуют производить для сверл диаметром от 12 мм.

В некоторых случаях у сверл диаметром 12 мм и больше помимо двойной заточки срезают поперечную кромку, что еще больше облегчает работу сверла (рис. 17). Глубина среза составляет от 1,5 до 4 мм в зависимости от диаметра сверла.

Рис. 17. Заборный конус спирального сверла диаметром от 5 до 16 мм с твердосплавными пластинами и подточкой перемычки по ГОСТу 22 735—77

В каких же случаях применяют эти особые формы заточки?

1. Заточку нормальную (одинарную) — при сверлении стали, стального литья, чугуна. Условное обозначение этой формы заточки — Н.

2. Заточку одинарную с подточкой перемычки — при сверлении стального литья с пределом прочности до 500 МПа (50 кгс/см²) и снятой коркой. Условное обозначение — НП.

3. Заточку одинарную с подточкой перемычки и ленточки — при сверлении стали и стального литья с пределом прочности более 500 МПа и снятой коркой. Условное обозначение — НПЛ.

4. Заточку двойную с подточкой перемычки — для сверления стального литья с пределом прочности более 500 МПа с неснятой коркой, а также чугуна с подобной коркой. Условное обозначение — ДП.

5. Заточку двойную с подточкой перемычки и ленточки — для сверления стали и стального литья с пределом прочности более 500 МПа со снятой коркой, а также чугуна. Условное обозначение — ДПЛ.

6. Заточку двойную с подточкой и срезанной перемычкой — для сверления чугуна со снятой коркой. Условное обозначение — ДП-2.

Государственными стандартами предусмотрен выпуск следующих типов сверл:

1) с цилиндрическим хвостовиком длинные диаметром от 1 до 20 мм;

2) удлиненные с коническим хвостовиком диаметром от 9,5 до 30 мм;

3) с цилиндрическим хвостовиком короткие диаметром от 0,5 до 20 мм;

4) с цилиндрическим хвостовиком средние диаметром от 0,25 до 20 мм;

5) с коническим хвостовиком диаметром от 5 до 80 мм;

6) с коническим хвостовиком длинные диаметром от 6 до 30 мм;

7) с коротким цилиндрическим хвостовиком диаметром от 1 до 9,5 мм для сверления через кондукторные втулки;

8) с цилиндрическим хвостовиком средние и длинные диаметром от 1 до 12 мм для обработки легких сплавов;

9) с коническим хвостовиком средние и удлиненные диаметром от 6 до 29,5 мм для обработки легких сплавов.

Угол при вершине у сверл, предназначенных для сверления сталей, равен 118°, для сверления легких сплавов — 130°. Сверла для сверления магниевых сплавов имеют угол при вершине 90°.

В последние годы на рынке появились импортные сверла разных размеров и типов.

Сверла бывают правыми (вращение по часовой стрелке) и левыми (вращение против часовой стрелки).

Твердосплавные спиральные сверла

Твердосплавные сверла обладают более высокой теплостойкостью и износостойкостью, чем сверла из быстрорежущей стали, и допускают в несколько раз более высокие скорости резания.

Их применяют для сверления высоколегированных, термически обработайте сталей, броневых плит, титановых сплавов, стекловолокна и стеклянных пластинок, для получения отверстий в бетонных и железобетонных стенах.

Существуют сверла с направленными пластинками из твердого сплава и цельные твердосплавные сверла.

Корпус сверл с направленными пластинками делают из инструментальной углеродистой или легированной стали, пластинки из твердых сплавов ВК8, Т15К6 и др. Пластинки твердого сплава припаивают медным или латунным припоями.

Промышленность выпускает сверла с цилиндрическим хвостовиком диаметром от 5 до 16 мм и коническим хвостовиком диаметром от 10 до 30 мм. Угол при вершине сверл равен 118°.

Для сверления отверстий незначительной глубины применяют сверла с прямыми канавками.

Цельные твердосплавные спиральные сверла состоят из двух частей: рабочей части из твердого сплава марок

ВК6М, ВК8, ВК10М и хвостовика из сталей марки 45 или 40Х. Лишь сверла короткой серии сделаны целиком из твердого сплава. Хвостовики припаяны к рабочей части латунным или медным припоями.

По ГОСТу 17274-71 предусмотрен выпуск следующих типов цельных типов сверл: с цилиндрическим хвостовиком укороченные диаметром от 1,5 до 6,5 мм; с цилиндрическим хвостовиком короткой серии диаметром от 1 до 12 мм; с цилиндрическим хвостовиком средние диаметром от 3 до 12 мм; с коническим хвостовиком диаметром от 6 до 12 мм.

Рекомендуемый угол (см. рис. 5) при вершине 2φ для твердосплавных сверл равен 120–140°, для сверления стекловолокна и стеклянных пластинок его уменьшают до 90-110°. Передний угол при обработке высоколегированной стали равен от 0 до —5°, закаленной стали от 0 до —10°, титановых сплавов от 5 до —5°, стекла от 10 до 20°.

Заднюю поверхность сверл с пластинками твердого сплава затачивают под двумя углами (рис. 18). Участок твердосплавной пластины непосредственно от режущей кромки до половины ее толщины затачивают с задним углом 16°. Остальную часть задней поверхности под углом 20°.

Рис. 18. Заточка спирального сверла с пластинами твердого сплава

Для заточки используют шлифовальные круги из зеленого карбида кремния марки 63С, 64С, зернистостью 25–40, твердостью М2-М3 или СМ1-СМ2, на керамической связке. Для доводки рекомендуют алмазные круги АСР, АСО на бакелитовой связке. Если у вас есть алмазный круг, лучше и заточку вести на нем.

Затачивают твердосплавные сверла без охлаждения в воде, всухую, так как твердый сплав хрупок и склонен к образованию трещин.

• Если надо сверлить отверстие в древесно-стружечной плите или в листовой штукатурке 0 20 мм, а сверла подходящего размера нет, можно пробить в центре пробки от пивной бутылки отверстие, пропустить сквозь него болтик и затянуть его гайкой. Заправить «конструкцию» в дрель.

• Чтобы просверлить два отверстия, какой-то частью перекрывающие друг друга, нужно вначале проделать одно отверстие. Заглушить его пробкой из древесины твердой породы. Наметить центр второго отверстия, просверлить его. Остатки пробки легко удаляются.

• Чтобы просверлить несколько отверстий на одинаковую глубину, допустим, на 8 или 12 мм, надо надеть на сверло пробку так, чтобы из-под нее выглядывало 8 или 12 мм сверла. После этого можно сверлить до первого касания пробки о деталь, ни о чем не беспокоясь.

• Делая отверстие в фанере, можно обойтись вообще без сверла: прожечь небольшую дырочку раскаленным гвоздем, вставить в нее хвостик напильника и обработал отверстие до такого размера чтобы в него вошел рабочий конец трехгранного напильника. Продолжая эту операцию, нетрудно получить заданный размер.

• Три тонких сверла, уложенных плечо в плечо и зажатых в патроне дрели, могут заменить одно сверло большой диаметра.

• Чтобы рассверлить отверстие на большее, надо предварительно забить в него деревянную пробку.