Сверла для квадратных отверстий по металлу

Содержание

Фреза для квадратных отверстий — классификация и варианты сверления

Статья расскажет о том, как работает сверло для квадратных отверстий и как обращаться с такой насадкой. Даются подробные технологии изготовления держателя под квадратное сверло и вспомогательной деревянной рамки – элементов, которые упростят процесс сверления профилей нужной формы.

Сверление квадратных отверстий. Сверло Уаттса. Треугольник Рёло.

При выполнении различных слесарных и ремонтных работ иногда возникает необходимость выполнить в металлической заготовке отверстие квадратного сечения. Если для получения круглых отверстий используется стандартный набор инструмента, который имеется под рукой у каждого мастера, то для квадратного профиля нужен специфический инструмент.

сверление квадратных отверстий

Конечно, не имея в наличии соответствующего инструмента, можно получить квадратное отверстие высверливанием круглого с последующей ручной обработкой до квадратного профиля. Но такой способ является малопроизводительным, трудоемким и не позволяет получить точные форму и размеры необходимого профиля.

Для получения качественного профиля наиболее часто сверление квадратного отверстия производят с применением сверла Уаттса, работа которого основывается на особенностях перемещения геометрической фигуры, которая называется треугольник Рело. С технической точки зрения такое сверло правильнее называть фрезой. Использовать напрямую с дрелью сверло Уаттса не получится, потребуется дополнительно специальный переходной шпиндель, который обеспечит необходимую траекторию движения инструмента.

Диаметр сверла под резьбу. Как правильно выбрать диаметр сверла.

Для компоновки сборочных единиц в единый узел применяются несколько различных типов соединений деталей. Широкое применение в промышленности и быту нашло резьбовое соединение деталей. Этот тип сборки является разъемным, что означает, что сопрягаемые детали могут подвергаться многократной сборке и разборке без потери размерных значений и эксплуатационных характеристик. Резьбовое соединение отличается высокой универсальностью и взаимозаменяемостью, относительной легкостью изготовления и невысокой стоимостью, простотой в обращении, надежностью и стойкостью к высоким рабочим нагрузкам.

внутренняя и наружная резьба

По типу поверхности образования резьбы различают два их типа:

  1. внутренние (расположены в отверстии заготовки);
  2. наружные (образованы на наружности стержня).

Чаще возникает ситуация, когда необходимо получить отверстие с резьбой в детали и установить в него стандартный болт, винт или шпильку. Первым этапом получения резьбы будет сверление отверстия с заданным диаметром. В статье ниже подробно рассказано про то, какие отверстия сверлить под резьбу.

Ступенчатое (конусное) сверло по металлу — виды, назначение и характеристики

Конусное сверло представляет собой сверло конусной формы с одной или несколькими продольными прямыми или спиральными канавками, которые образуют режущую кромку инструмента. Благодаря переменному диаметру сверла с его помощью можно получать в обрабатываемых деталях различные по размеру отверстия.

конусное сверло

Следует отметить, что конусные сверла бывают двух основных видов, которые часто путают между собой: непосредственно коническое сверло и ступенчатое сверло.

Конические сверла отличаются плавным переходом диаметра от меньшего к большему. С их помощью можно просверлить в металле отверстие с диаметром в диапазоне от минимального до максимального значения диаметра самого инструмента.

Ступенчатые сверла отличаются последовательным ступенчатым переходом диаметров. При использовании такого типа режущего инструмента намного легче контролировать размер обрабатываемого отверстия, причем его диаметр будет строго соответствовать одному из значений диаметров последовательного ряда сверла.

коническое сверло

Конструктивные особенности и принцип работы квадратных сверл

Для сверления квадратных отверстий применяется специальная насадка для дрели. Эта насадка называется сверлом Уаттса, которая имеет форму треугольника. Главная особенность этой насадки в том, что наконечник в виде треугольника Рёло (назван в честь основателя) имеет область пересечения трех равных кругов.

Что такое треугольник Рело

Именно за счет специальной треугольной формы наконечника фрезы получается квадратная форма проема в поверхности обрабатываемого материала. Принцип получения такой формы отверстия посредством применения треугольного сверла заключается в следующем:

  1. Центр треугольника движется по своей траектории, повторяя при этом движения
  2. Получить такую траекторию удается за счет эллипсоидных дуг в центральной части сверла
  3. Грани треугольника будут перемещаться по аналогичной траектории, повторяя форму квадрата со скругленными гранями

На основании треугольника Рёло была изготовлена специальная насадка, посредством которой можно просверлить круглое отверстие с закругленными углами. Центральные эллипсоидные дуги треугольника — это есть ось, которая не остается на месте, как в случае с обычным круглым сверлом, а перемещается по соответствующей траектории. Главный недостаток применения таких насадок заключается в том, что получаемое отверстие в виде квадрата имеет закругленные углы. Конструкция сверла Уаттса, в основе которого лежит треугольник Рёло, представлена на фото ниже.

Конструкция сверла Уаттса

Высверливание проема осуществляется посредством трех боковых частей, которые имеют заточку. Когда сверло начинает двигаться, центральная часть осуществляет вращательное действие, а боковые грани повторяют качательные движения.

Насадка состоит из хвостовой и рабочей части. Хвостовик предназначен для закрепления насадки в патроне инструмента, а рабочая часть осуществляет основную работу — высверливает квадратный проем. Рабочая часть состоит из головки (она же называется долотом) и спирали, как на обычном сверле. Конструктивным элементом сверла также является держатель, который представляет собой оправку. В этой оправке перемещается сверло, тем самым исключая его хаотичное движение. Оправка имеет отверстие, через которое происходит удаление стружки.

Конструкция квадратных сверл

Рабочая часть имеет специальные канавки, предназначенные для отвода стружки из зоны реза. Эти канавки также снижают нагрузку на патрон, тем самым повышая эффективность реза, и уменьшая величину инерции. Принцип работы квадратного сверла показан на видео.

Немного истории с геометрией

Ещё в XV веке легендарный Леонардо да Винчи, изучая свойства геометрических фигур, обратил внимание на так называемые геометрические объекты с равной толщиной. Таких фигур имеется бесконечное множество, но простейшей – помимо окружности — является скруглённый треугольник, который может быть образован следующим образом. Вычерчивается равносторонний треугольник, каждый из углов которого соединяется дугой окружности, проведённой из центра противоположной стороны. Особенностью такого треугольника будет то, что все его стороны будут иметь постоянную ширину, которая равна длине стороны исходного равностороннего треугольника.

Практическую пользу из этого факта извлёк Л. Эйлер, который три века спустя продемонстрировал вращение такого скруглённого треугольника: вначале вокруг собственной оси, а затем – с некоторым эксцентриситетом, благо карданный механизм науке и технике того времени был уже известен.

Ещё дальше в практическом использовании данной фигуры пошёл немецкий инженер Ф. Рело, который обратил внимание на то, что траектория углов движущегося треугольника при определённых способах его вращения весьма близка к квадрату. Лишь непосредственно в углах квадрата внешняя поверхность описывает дугу, впрочем, небольшого радиуса. В современной технической литературе подобный треугольник называют треугольником Рело, хотя никаких углов у данной фигуры фактически уже нет.

фигура рело

Пройдёт ещё несколько десятков лет, и англичанин Г. Уаттс придумает приспособление, которым можно обеспечить гарантированную квадратную траекторию для металлорежущего инструмента. Техническое решение для сверла Уаттса было запатентовано в 1916 году, а через год началось серийное производство таких инструментов.

сверло уаттса

О сверле Уаттса и треугольнике Рёло

Сверло Уаттса

Для того чтобы понять, как работает сверло Уаттса, нужно выполнить небольшой экскурс в геометрию. Еще в 15 веке математиков заинтересовали интересные свойства плоских фигур с равной толщиной. Наиболее известной такой фигурой является окружность. Другой простой фигурой из данного ряда является скругленный треугольник.

Данная фигура получается так. За основу берется равносторонний треугольник. Затем из каждой вершины треугольника прочерчивается окружность радиусом равным стороне треугольника. В итоге получится новая фигура с дугообразными сторонами (сморите рисунок ниже).

Принцип треугольника рело

Немного позже ученый Л. Эйлер обратил внимание на интересную траекторию вращения скругленного треугольника. Затем инженер Рело увидел, что при определенном способе вращения фигуры, траектория ее вершин описывает форму очень близкую квадрату. Для этого необходимо производить вращение с некоторым эксцентриситетом. При таком движении лишь во внутренних углах полученного квадрата образуются незначительные скругления. Такой треугольник сегодня известен под названием треугольник Рело.

В начале 20 века английский ученый Уаттс смог изобрести и запатентовать техническое решение, которое бы обеспечило такое движение металлорежущего инструмента, чтобы в итоге в обрабатываемой детали получилось квадратное отверстие. Получившийся в итого инструмент стал носить название сверло Уаттса.

История появления инструмента

В основе конструкции сверла Уаттса — треугольник Рело. Для получения такой фигуры необходимо начертить равносторонний треугольник и три окружности. Их центры располагаются в углах треугольника, а радиус равен его стороне. В результате получается треугольник со скругленными сторонами. Инженер из Германии Ф.Рело заметил, что при определенных способах вращения у новой фигуры траектория максимально приближена к квадрату.

Треугольник Рело:

В 1916 году Уаттс оформил патент на специальное приспособление. Его техническая разработка обеспечила перемещение сверла таким образом, чтобы гарантированно получать отверстия квадратной формы.

Сверло Уаттса:

Область применения

Конические сверла по металлу применяются для получения отверстий в листовом и тонкостенном металле. Обычно толщина обрабатываемого металла составляет от 1 до 4 миллиметров и зависит от высоты ступени сверла. Если высота ступени составляет 4 миллиметра, то и максимальная толщина листа или металлопроката, которые поддаются обработке, составит, соответственно, 4 миллиметра. Ступенчатое сверло позволяет работать даже с тонколистовым металлом.

Главным отличием от других типов является то, что при помощи одного сверла можно получить сразу несколько типоразмеров отверстий.

Отметим, что бывают также сверла конические для обработки не только металла, но и древесины, пластика, гипсокартона, текстолита.

Коническое сверло (иногда мастера называют его сверло морковка) выделяется также тем, что при правильной работе с ним отверстие практически не имеет дефектов. Грамотное использование инструмента позволяет получить ровные стенки и края отверстия, отсутствие заусенцев и трещин. После сверления отсутствует необходимость дополнительной обработки отверстий. Поэтому часто мастера используют их для того, чтобы исправить дефекты отверстий, полученных другим типом сверлильного инструмента.

Качественное конусное сверло по металлу имеет твердые острые кромки, что позволяет ему работать с металлом с высокой плотностью и твердостью. Некоторые сверла также имеют абразивное напыление, что еще больше повышает их эффективность. Там, где другой инструмент бессилен, часто очень удобно воспользоваться рассматриваемым видом сверл.

Конусное сверло имеет острый наконечник, что позволяет проводить операцию сверления без предварительного кернения и дополнительной центровки.

Принцип действия и устройство сверла под квадратные отверстия

Самый простой способ выполнения квадратного отверстия в поверхности – просверлить круглое, а затем вручную подогнать под квадрат. Но, на самом деле, у такого варианта одни минусы:

  • трудоёмкость;
  • низкая производительность;
  • ровными углы и стороны всё равно не получится сделать.

Чтобы получить действительно ровный и аккуратный профиль, стоит пойти другим путём – применить со сверлящим станкомспециально сделанное под эти задачи сверло Уаттса. Правильнее будет назвать его фрезой, но в народе и среди производителей эта оснастка укоренилась именно как сверло.

Фреза для квадратных отверстий - классификация и варианты сверления

Принцип вращения сверла

Значение геометрии в сверле Уаттса

В основе работы сверлящего бура для квадратных отверстий лежит принцип скругленного треугольника Рёло. Эта геометрическая фигура получается следующим образом:

  1. Чертится равносторонний треугольник.
  2. Из каждой его вершины циркулем проводится окружность радиусом равным длине стороны.
  3. В месте, где три новых круга пересекаются друг с другом, получается равносторонний треугольник уже с выпуклыми дугообразными сторонами.

Если вращать получившуюся фигуру с определённым отклонением от круговой орбиты – так называемым эксцентриситетом – её вершины описывают траекторию, очень похожую на квадрат. При движении центр бура не статичен, как в обычных спиральных свёрлах, а описывает кривую из четырёх эллипсоидных дуг. При этом, сама центральная ось даёт неизменное вращение, а три боковые части выполняют циклические качающиеся движения. За счёт этого режущий элемент может высверливать отверстия квадратной формы, и только внутренние углы остаются слегка округлёнными, нуждаясь в небольшой доработке. В этом единственный недочёт таких свёрл.

Конструкция

Сверлящая насадка состоит из хвостовика и рабочей части. Хвостовик крепится в патроне сверлильного инструмента. Рабочая часть включает в себя режущую головку со спиральной резьбой, а также специальный держатель и оправку.

Фреза для квадратных отверстий - классификация и варианты сверления

Бурящая насадка и держатель

Этого элемента нет в конструкции обычных свёрл и фрез. Оправка – необходимая часть оснастки, потому что она:

  • удерживает фрезу от хождений, люфтов;
  • содержит отверстия, через которые вылетает накопившаяся стружка;
  • уменьшает инерцию и, соответственно, снижает нагрузку на сверло, что прямо влияет на срок его службы.

Совет! Чтобы фреза для квадратных отверстий прослужила дольше, при сверлении рекомендуют использовать специальные жидкости для охлаждения и снижения трения.

Особенности применения сверл для квадратных отверстий

Стандартные сверла Уаттса, предназначенные для сверления квадратных отверстий в металле, изготавливают из стали У8. Закалка производится до получения твердости инструментов в пределах от HRC 52 до HRC 56. В тяжелых условиях эксплуатации используют инструменты из легированной стали Х12. Твердость материала варьируется в пределах от HRC 56 до HRC 60.

Самая важная особенность применения этих сверл для квадратных отверстий на производстве и в быту заключается в необходимости использования дополнительных приспособлений для фиксации инструментов и перемещения рабочих частей по вышеописанной траектории.

Что используют на производстве

Для фиксации сверл для квадратных отверстий в металле на станках используют специальные шпиндели-переходники. Они состоят из:

Сверло или фреза?

Большинство технической общественности считает, что всё-таки фреза. Тем не менее, производители упорно продолжают называть данный инструмент сверлом для квадратных отверстий, сверлом Уаттса или сверлом, профиль которого соответствует треугольнику Рело.

Что правильнее? Если обратиться к кинематике перемещения такого режущего инструмента (для наглядности можно воспользоваться схемой, приведённой на рис. 1, то можно обнаружить, что съём металла будет производиться только боковой поверхностью, причём плоскостей резания будет не одна, как у обычного сверла, а четыре, что более свойственно фрезам.

Однако одного вращающего движения для получения квадратного отверстия будет недостаточно. Простые математические вычисления (в данной статье не приводятся) показывают: для того, чтобы «сверло» для квадратного отверстия выполняло свою функцию, оно должно при работе описывать не только основное движение вращения режущей кромки, но и качательное движение сверла/фрезы вокруг некоторой оси. Оба движения должны производиться во взаимно противоположных направлениях.

треугольник рело

Рисунок 1 – Треугольник Рело: а) – построение; б) последовательность вращения для получения отверстия квадратной формы.

Угловая скорость обоих вращений определяется довольно просто. Если за параметр f принять частоту оборотов вала дрели (либо перфоратора), то для колебательных вращений шпинделя вокруг собственной оси достаточна скорость в 0,625f. В этом случае ось шпинделя как бы зажимается между рабочим валом и приводным колесом, заставляя сверло/фрезу колебаться в зажимном приспособлении с остаточной скоростью

(1 – 0,625)f = 0,375f.

Более точно результирующую скорость вращения фрезы можно установить, пользуясь техническими характеристиками дрели/перфоратора, но ясно, что она будет намного ниже той, на которую изначально рассчитан инструмент. Поэтому получение квадратного отверстия будет происходить с меньшей производительностью.

Особенности конструкции и применения

Для изготовления инструмента используют углеродистую и легированную сталь, твердость которой составляет от 52 до 60 HRC. Сверла различаются диаметром, и конструкцией хвостовика, и применяются для обработки заготовок разной толщины.

Рабочая часть инструмента имеет профиль в виде треугольника Рело с тремя выемками. Такая форма обеспечивает удаление стружки и сокращает момент инерции. Кроме того, значительно уменьшается нагрузка на шпиндель и повышается режущая способность инструмента.

При сверлении квадратного отверстия с помощью приспособления Уаттса получают квадрат с несколько скругленными углами. При этом он имеет параллельные стороны и идеальной геометрией. Площадь углов составляет не более 2% от всей поверхности фигуры.

Сверло Уаттса применяют вместе с другой оснасткой. При работе на станках используют специальный шпиндель-переходник. Он имеет сложную конструкцию и обеспечивает попеременное смещение центра инструмента и движение по нужной траектории.

Для обработки заготовок в бытовых условиях применяют накладные рамки. Они закрепляют сверла и соединяются с патронами с помощью переходника. При наличии такой оснастки сверление можно выполнять на токарных и фрезерных протяжных станках.

Приспособления для нарезания резьбы

Для образования в детали внутренней резьбы применяют специализированный инструмент – метчики. Они представляют собой цилиндрические стержни с нарезанным профилем резьбы в зеркальном отражении. Но перед применением метчика необходимо получить в заготовке отверстие с нужным диаметром. Какие должны быть диаметры сверл под резьбу мы поясним ниже, а в этом разделе опишем резьбонарезной инструмент.

метчик и плашка для нарезания резьбы

Кроме винтового профиля на цилиндрической поверхности метчика имеются продольные канавки, которые по размеру выходят за рабочую часть инструмента. Эти канавки предназначены для вывода металлической стружки из рабочей зоны. Кроме того эти осевые канавки делят стержень метчика на несколько элементов — гребенок. Острые их грани являются основными рабочими элементами метчика. Хвостовая часть и квадрат инструмента предназначены для фиксации в шпинделе и патроне станка либо в воротке. Рабочая область метчика делится на нарезающую и калибровочную части. Нарезающая или заборная часть вырезает в отверстии проточку, а калибровочная приводит размеры профиля резьбы в точное соответствие требуемым.

Если для нарезки применяют один универсальный метчик, то по своей длине он будет иметь несколько областей с различными характеристиками рабочего профиля. Это позволяет одновременно вырезать слой металла, убирать заусенцы и неровности, а также приводить размеры к необходимому значению. Метчики, у которых рабочий профиль имеет постоянные размеры, применяются для обновления поврежденного профиля уже имеющейся внутренней резьбы. Но чаще на практике применяют несколько метчиков, которыми работают по очереди.

Черновой метчик вырезает на внутренней цилиндрической поверхности проточку незначительной толщины, то есть такая канавка является подготовительной. Затем чистовым метчиком канавка дорезается до нужной глубины, а также зачищается и выравнивается.

Для больших диаметров и сложного профиля резьбы может применяться еще и переходной метчик. При ручной нарезке резьбы пользуются специальными держателями – воротками. В них закрепляется хвостовик резьбонарезного инструмента. Также вороток за счет рычага позволяет снизить усилие ручного воздействия на инструмент.

Виды ступенчатых (конусных) сверл

Как было отмечено, конусные сверла бывают с плавным переходом диаметра и с шаговым, ступенчатым. Наибольшее применение нашли сверла ступенчатые, поскольку они позволяют получить отверстие строго определенного размера с ровными стенками. Отверстие, полученное плавным конусным сверлом, всегда будет иметь небольшой уклон. В случае работы с тонколистовым металлом это будет малозаметно.

В общем случае качество ступенчатых сверл можно классифицировать по цвету:

  • Серый металлический оттенок. Обычно такой инструмент выполнен из инструментально стали невысокого качества. Дополнительной термической обработки при его изготовлении также не было предусмотрено. Абразивного покрытия на поверхности сверла не имеется. Такие сверла не следует приобретать, если предполагается их регулярное использование, а также работа с толстым и прочным металлопрокатом.
  • Сверла черного цвета. Такой инструмент при производстве был подвергнут термической обработке. Была произведена обработка паром и последующая закалка. Такая обработка увеличивает твердость инструмента и повышает его эксплуатационный ресурс. Но все равно не рекомендуется работать такими сверлами с нержавеющими и другими высокопрочными сталями.
  • Тускло золотистый цвет. Ступенчатое сверло по металлу, которое имеет бледно желтый цвет, изготавливается из металла с добавление легирующих добавок, чаще всего кобальта. Такой инструмент подвергается закалке с последующим отпуском, что снимает внутренние напряжения и увеличивает прочность и долговечность инструмента. Сверлами такого цвета можно обрабатывать прочные легированные и нержавеющие стали.
  • Ярко золотистый оттенок. Инструмент такого цвета является наиболее высококачественным и предназначен для работы с толстостенными сталями высокой прочности. Стали, из которых изготавливается инструмент, получают добавлением нитрида титана и последующей термической обработкой.

Особенности сверла Уаттса

Уникальное изобретение позволяет получать отверстия почти правильной формы: углы квадрата скруглены небольшим радиусом. Необработанная площадь квадратного отверстия не превышает 2%. Отличительной чертой треугольного сверла Уаттса является то, что при вращении его центр описывает дугообразные эллипсоидные кривые, а не стоит на месте как у традиционного спирального сверла. Вершины треугольника при таком движении вычерчивают квадрат с параллельными идеально ровными сторонами. Патрон для такой фрезы имеет оригинальную, не препятствующую движению, конструкцию.

Классификация

Свёрла и фрезы для квадратных отверстий классифицируются по разным параметрам. Данные сведены в общую таблицу.

Характеристика Виды
Материал, с которым предстоит работать По дереву, пластику, металлу
Материал сверла Сталь легированная, углеродистая, быстрорежущая, сплавы
Конструкция насадки Цельные и составные. Второй вид для снижения нагрузки на патрон оснащён шарнирным хвостовиком, сейчас встречается редко
Форма хвостовика Конус, цилиндр, шестигранник. Конический хвостовик закрепляется в родном патроне сверлящего инструмента. Для цилиндрического и шестигранного нужно приобрести специальный патрон.
Длина сверла Основные стандарты – 50, 60, 75, 85, 90 мм
Диаметр В соответствии с длиной сверла – 9, 16, 23, 28, 33 мм
Класс точности Нормальный или повышенный
Длина рабочей части Короткая, удлинённая, длинная
Наличие дополнительных деталей насадки Накладная рамка, переходник, или без них

К сверлу Уаттса, как конкретной разновидности буров для квадратных профилей, есть несколько требований по материалу:

  • Быстрорежущая сталь с маркировкой HSS, что означаетHighSpeedSteel.
  • Допускается также легированная сталь марок Х12 и Х12МФ и инструментальная У10.
  • Показатель твёрдости должен быть в пределах 52-60 HRC.

Важно! Маркировка наносится на хвостовик фрезы и содержит информацию о производителе, материале, диаметре.

Фреза для квадратных отверстий - классификация и варианты сверления

Квадратные свёрла разных размеров

Устройство и принцип работы

Непосредственно применить фрезу/сверло для квадратных отверстий с профилем треугольника Рело нельзя – необходимы канавки для отвода образующейся стружки.

Поэтому (см. рис. 2) профиль рабочей части инструмента представляет собой вышеописанную фигуру, из которой вырезано три полуэллипса. При этом реализуются три цели: снижаются момент инерции сверла, нагрузки на шпиндель, а также повышается режущая способность фрезы.

принцип работы сверла уаттса

Рисунок 2 – Фактический профиль рабочей части инструмента

Конструкция инструмента такова. Собственно, рабочая часть включает в себя рабочую поверхность, которой производится съём металла и отводящие стружку канавки. Изготавливается фреза-сверло для квадратных отверстий из стали У8 и закаливается до твёрдости HRC 52…56. При особо тяжёлых условиях эксплуатации используются изделия из легированной стали Х12 с твёрдостью HRC 56…60. При нормальной подаче СОЖ и из-за сравнительно небольших температур в зоне обработки стойкость инструмента – высокая.

Более сложную конструкцию имеет шпиндель-переходник. Он включает в себя:

  1. Корпус.
  2. Зубчатый венец.
  3. Посадочное место под основной шпиндель (если инструмент устанавливается в инструментальной головке металлорежущего станка, то переходник имеет вид конуса Морзе).
  4. Приводной шестерни.
  5. Основного шпинделя.
  6. Шестерни зацепления с зубчатым венцом.
  7. Качающейся втулки.

сверло для квадратных отверстий

Для бытовых приспособлений производители фрез/свёрл для квадратных отверстий предлагают накладные рамки, которые соединяются карданной передачей с патроном, и сообщают эксцентрические перемещения режущему инструменту. Толщина такой рамки определяет глубину получаемого отверстия.

Для соединения приспособления с патроном станка необходим ещё специальный переходник. Он состоит из:

  1. Корпуса.
  2. Плавающего хвостовика.
  3. Качающегося кольца.
  4. Сменной втулки под патроны разных металлообрабатывающих станков.
  5. Крепёжных винтов.
  6. Опорных шариков.

Для практического применения рассматриваемого инструмента достаточно придать шпинделю основного оборудования подачу в необходимом направлении. Для изготовления квадратных отверстий с применением такой оснастки пригодны фрезерные протяжные и токарные станки.

Альтернативные способы получения квадратных отверстий

Недостатком свёрл Уаттса считается наличие радиусных дуг в углах квадрата, что не всегда приемлемо. Кроме того, свёрла для квадратных отверстий, изготовленные с использованием треугольника Рело, не могут вести обработку заготовок большой толщины. В таких случаях можно использовать электроэрозионные/лазерные технологии, а также – что проще – применить сварку или штамповку.

Комплекты пробойников для квадратных отверстий выпускаются в ассортименте поперечных размеров до 70×70 мм в металле толщиной до 12…16 мм. В комплект входят:

  • Пуансонодержатель под пробойник.
  • Направляющая втулка.
  • Кольцевой ограничитель хода.
  • Матрица.

Для силового воздействия на пробойник можно использовать гидравлический домкрат. Пробитое отверстие выгодно отличается чистотой полученных кромок, а также отсутствием заусенцев. Подобный инструмент производится, в частности, торговой маркой Veritas (Канада).

При наличии в домашнем хозяйстве сварочного инвертора квадратное отверстие в стальной детали можно прожечь. С этой целью в заготовке предварительно сверлится (с запасом) круглое отверстие, затем туда вставляется требуемых размеров квадрат из графита марок ЭЭГ или МПГ, после чего обваривается по контуру. Графит извлекается, а в изделии остаётся квадратное отверстие. Его, при необходимости, можно зачистить и прошлифовать.

Выбор диаметра сверла под резьбу

Размер сверла должен строго соответствовать номинальному диаметру резьбы. Наиболее достоверные величины отверстий под метрическую резьбу даны в ГОСТ 19257-73. В данном стандарте представлены размеры отверстий для любого диаметра резьбы, учитывая шаг резьбы и применяемое поле допуска. При работе удобно иметь под рукой таблицу сверл под резьбу, в которой должны быть собраны данные по отверстиям для самых применяемых типоразмеров резьб.

Размер сверла под резьбу, когда в нужный момент нет таблицы, можно определить следующим методом. От диаметра резьбы нужно отнять значение шага. Сверло под резьбу М6 с основным шагом, будет с диаметром 5 мм. Это вычисляется вычитанием из диаметра 6 мм значения шага 1,0 мм: 6 мм – 1,0 мм = 5,0мм. Сверло для резьбы М4 с основным шагом будет иметь диаметр 3,3 мм: 4 мм – 0,7 мм = 3,3 мм. Таким образом, можно определить диаметр сверла для резьбы любого номинального диаметра. Для проверки такого расчета лучше заглядывать в таблицу ГОСТа.

диаметр сверла под резьбу

Чтобы по таблице определить какое отверстие сверлить под резьбу М10, нужно посмотреть на последнюю строку. При крупном шаге 1,5 мм нам необходимо просверлить отверстие диаметром 8,5 мм. Для определения того, какое отверстие сверлить под резьбу М8, смотрим на последний столбец соответствующей строки и видим диаметр 6,7 мм. Более подробные таблицы представлены в ГОСТ 19257-73.

Часто возникает вопрос, какие сверла под резьбу следует использовать. Тут все зависит от марки обрабатываемого материала.

Для обычной низколегированной стали используют стандартные спиральные сверла, изготовленные из быстрорежущей стали. Для работы с нержавеющей и высоколегированной сталью рекомендуется использовать сверло под резьбу, изготовленное из стали, легированной кобальтом и вольфрамом.

Сталь для сверла

Сегодня качественные свёрла, работающие быстро и долго, производятся из высоколегированных марок стали. В своём составе такие сплавы содержат более 10% легирующих добавок, таких как вольфрам, хром, ванадий и молибден. Различное процентное соотношение элементов и разнообразные методы закалки стали образуют сплавы, различающиеся по уровню твёрдости, вязкости, сопротивлению нагрузке при ударе, стоимости и другим характеристикам.

размеры сверл по металу

  • Изделия из металла чаще всего нуждаются в отверстиях для скрепления: резьбового соединения, клёпок и прочих видов соединения.
  • Свёрла по металлу возможно применять и при работе с более мягкими материалами, например, с древесиной.
  • Технология производства этого типа изделий аналогична принципам производства свёрл для различных направлений применения.

В России и многих других странах наибольшим спросом пользуются свёрла из быстрорежущей стали марки Р6М5, имеющей в составе вольфрам и молибден. Существенно повышается прочность и цена изделий при добавлении в сплав кобальта или покрытием свёрл охлаждающим титан-нитридным напылением.

Как просверлить квадратное отверстие без специального сверла

Чтобы просверлить проем квадратной формы в материале, вовсе не обязательно для этого использовать специальное сверло. До того, как появились специальные насадки, мастера пользовались простым проверенным способом. Этот способ заключается в использовании обычных сверл по металлу или по дереву (в зависимости от того, какой материал необходимо обрабатывать). Если возникла потребность сверления квадратного отверстия, но при этом отсутствует специальное сверло, то реализовать процесс можно следующим способом:

  1. Первоначально нужно нанести разметку будущего квадрата на поверхности материала
  2. После этого на углах разметки керном наметить точки, по которым осуществляется сверление круглых отверстий
  3. После высверливания сквозных отверстий по периметру разметки необходимо воспользоваться сверлом такого диаметра, чтобы удалить внутреннюю часть путем высверливания
  4. Далее остается только поработать напильником, чтобы выровнять углы получившегося квадрата

Как вырезать отверстие в заготовке без квадратной фрезы

Эта процедура вовсе не трудная, но занимает много времени. Однако она является отличной альтернативой квадратным сверлам, после применения которых также не избежать применения напильника, чтобы выровнять углы. Этот метод получения квадратных проемов очень популярен, и применяется даже сегодня. Если нужно быстро сделать в заготовке квадратное отверстие, то надо просверлить первоначально круглое отверстие, а затем воспользоваться напильником, обточив грани, и получив при этом нужную форму.

Принцип действий и конструкция треугольник Рело

треугольник рело

Треугольник Рело представляет собой плоскую геометрическую фигуру. Она образуется при соединении вершин равностороннего треугольника дугами окружностей, проведенными из каждой вершины этого же треугольника.

Особенность треугольника Рело состоит в том, что при совершении качательного движения его вершины описывают траекторию почти идеального квадрата.

Единственным недостатком такого вращения треугольника Рело является то, что в углах квадрата остаются небольшие скругления.

При необходимости получения квадратного отверстия с внутренними углами 90 градусов его придется доработать. Это можно сделать вручную с помощью напильников и рашпилей либо на долбежных станках.

Достоинства и недостатки этих сверл

Для того чтобы просуммировать изложенный материал и помочь вам в принятии решения о необходимости приобретения ступенчатого сверла выделим положительные и отрицательные стороны данного типа инструмента.

К достоинствам можно отнести следующие характеристики:

  • одно ступенчатое конусное сверло может заменить целый набор сверлильного инструмента (до 16 обыкновенных сверл);
  • полученные отверстия имеют очень высокое качество поверхностей, что делает необязательным последующую чистовую обработку;
  • возможность работы с тонколистовой сталью;
  • экономия на приобретении полного набора типоразмеров сверл;
  • конусные сверла имеют небольшую по сравнению с другим типом сверл длину, что упрощает работу;
  • качественные сверла имеют высокую надежность и долговечность;
  • возможность сверления на высоких оборотах позволяет повысить производительность процесса.

Из недостатков ступенчатых сверл выделим такие их особенности:

  • по сравнению с другими типами сверлильного инструмента конусные сверла имеют более высокую стоимость;
  • при работе с гладкими конусными сверлами получить точное значение диаметра довольно сложно даже для профессионала;
  • для работы с данным типом инструмента нужно иметь определенные навыки;
  • произвести заточку ступенчатых конусных сверл довольно непросто, особенно в домашних условиях.

Альтернативные варианты для проделывания квадратного отверстия

Хотя сверло Уаттса является наиболее производительным и точным инструментом для получения квадратных отверстий, нужно еще рассказать, как просверлить квадратное отверстие другими способами.

Для этого существует несколько неплохих методов. При работе с квадратными сверлами полученное в заготовке отверстие будет иметь закругления небольшого радиуса, которые затем необходимо устранять другими операциями. К тому же, нет возможности работы с деталями значительной толщины.

Определения качества по цвету

Качество сверла по любому материалу определяется прежде всего по его цвету:

  • Чёрный цвет имеют инструменты повышенной износостойкости, так как на финишной стадии изготовления они обрабатываются паром.
  • Термически обработанные изделия не имеют внутреннего напряжения, отличаются высокой стойкостью к высоким температурам и не деформируются при работе с твердосплавными сталями. Такие свёрла имеют слегка золотистый оттенок.
  • Самые качественные и прочные имеют яркий золотистый цвет. Они покрыты уменьшающим трение нитридом титана.
  • Обычные необработанные свёрла серого цвета имеют минимальный срок эксплуатации и самую низкую цену.

Как делается заточка конусных сверл?

Конусные сверла являются дорогостоящим, но в то же время довольно надежным и долговечным режущим инструментом. Но в любом случае через некоторое время их режущие кромки тупеют, и инструмент теряет свои характеристики. Некоторые ступенчатые конусные сверла предназначены для затачивания, а некоторые не затачиваются. Те, которые не предназначены для затачивания, характеризуются высоким качеством режущих кромок и долговечностью.

Если сверло имеет прямую продольную канавку, то заточку можно произвести вручную. Если же канавка спиралевидная, то заточку следует производить на заточном станке при помощи абразивного круга. При этом важно сохранить угол и размеры режущей кромки на каждом диаметре ступенчатого сверла. Абразивный круг, которым производится заточка, обязательно должен быть мелкозернистым. Если под рукой имеется аналогичное сверло с не затупленными кромками, можно взять его за шаблон и ориентироваться на его размеры и профиль режущей кромки.

Размерный ряд

Рабочие размеры свёрл по металлу представлены современными производителями в широком диапазоне. ГОСТом предусматривается разделение таких изделий на типы в соответствии определённым размерам.

квадратные отверстия

ГОСТы 4010-77, 886-77 и 10902-77 регламентируют классификацию свёрл по длине и диаметру.

Как выбрать сверло для стекла или керамики

Профессиональные мастера в своей коллекции имеют свёрла для каждого материала: кирпича и бетона, металла и пластика, алмазное сверло по стеклу и керамике. Стекло – крайне капризный материал и требует применения качественного и прочного сверла. Стеклянные и керамические поверхности поддаются обработке свёрлами с алмазным напылением на рабочем конце. Качество таких изделий определяется методом их изготовления. Самые тонкие и недорогие свёрла изготавливаются гальваническим методом. Более крепкие инструменты производятся порошковым способом. Их отличает долговечность и стабильность работы. Относительно недорогие высокопрочные свёрла с повышенной абразивностью производятся современным вакуумным методом.

сверло по стеклу

Чтобы просверлить отверстие в стеклянной поверхности, необходимо иметь хорошие навыки. Этот долгий и кропотливый процесс проводится плавно и медленно на максимальных оборотах без нажима только алмазным сверлом, установленным строго вертикально. Отверстие необходимо постоянно смачивать водой для охлаждения. Это действие скорее похоже на выцарапывание дырочки алмазными крупицами.

Если иметь под рукой необходимые инструменты и свёрла нужного размера, любые ремонтные работы пройдут быстро и качественно.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий