Основные виды механообработки отверстий: сверление и зенкерование

Изготовление многих металлических деталей предусматривает создание в их теле различных отверстий – глухих либо сквозных. Для этого применяется специальная механическая обработка, получившая название «сверление». При ее выполнении в качестве режущего инструмента используется сверло, посредством которого можно делать отверстия различной глубины, а также диаметра. В условиях промышленного производства регламентирует проведение операции сверления технологическая карта. Соответствующий ей чертеж должен отображать рабочие параметры отверстия, предельные допустимые отклонения и особенности конструкции (например, наличие фаски на обеих либо только на одной кромке, диаметр изменяемый либо имеющий постоянное значение по всей длине отверстия и т.д.).

Процедура сверления

Сверление является технологической операцией последовательного постепенного удаления слоев базового материала (в нашем случае это металл) посредством режущего инструмента в окружности требуемого диаметра.
Выполняется эта процедура объединением движений двух видов – поступательного, а также вращательного. Получение заданных размеров отверстий в заготовках требует точного соблюдения таких рабочих параметров:

• скорость передвижения в вертикальном либо горизонтальном направлении, которое определяется взаиморасположением в пространстве обрабатываемой детали и сверла;
• скорость вращательного движения режущего инструмента.

Нередко, чтобы получить заданную точность, проводится этап предварительного сверления. Его принято называть «черновым». Выполняется эта операция с пониженным уровнем точности. После нее производится чистовая обработка. На данном этапе задействуются высокоточные агрегаты и приспособления/инструменты для заготовок из металла. Существуют следующие варианты сверления: с использованием

• специализированных металлорежущих либо сверлильных станков;
• ручного инструмента (речь идет, прежде всего, о дрели).

На металлорежущем – токарном – станке сверло фиксируется в элементе этого агрегата под названием «задняя бабка», а заготовка, зажатая кулачками патрона, вращается. В сверлильном станке вращается уже сверло, тоже зафиксированное в патроне. Слесарь плавно подводит его к намеченному на внешней поверхности заготовки месту обработки. При создании первым способом полученные отверстия характеризуются более высокой точностью и отличаются менее шероховатыми стенками.

Разновидности сверл

Сегодня существует много типов данного режущего инструмента. Рассмотрим лишь наиболее часто применяемые.

Сверла спиральные

Такие сверла получили наиболее широкое распространение. Их производство нормируют положения ГОСТа 10902-77. Этим документом установлено ниже представленное базовое исполнение сверла спирального.

Диапазоны изменения указанных на этом чертеже параметров выглядят так:

• общая длина (обозначение L): от 19,0 мм до 205,0 мм;
• длина спиралевидной части (параметр l): минимум 3,0 мм; максимум 140 мм;
• диаметр: min 0,25 мм; max 20,0 мм;

Скорость резания сверлом спиральным увеличивается применением т.н. двойной заточки. Этот вариант также приводит к росту показателя стойкости данного инструмента: при обработке чугуна в 6 раз, а стали – в три раза, поскольку облегчается работа наиболее нагруженного фрагмента режущих кромок. Но применять двойную заточку, когда предполагается работа с мягкими и, одновременно, вязкими сталями не рекомендуется.

Сверла с пластинами из твердых сплавов

Сверла спиральные, на режущую кромку которых напаяны твердосплавные пластины, демонстрируют высокую эффективность при обработке конструкций из полнотелого бетона, нещелевого кирпича, прочного полимера, цветных сплавов и чугуна. Но для создания отверстий в стальных изделиях применяются они редко. Обусловлено это необходимостью обеспечения высокой жесткости рабочих компонентов применяемого оборудования. Невыполнение данного требования приведет к возникновению вибрации, в результате которой твердосплавные пластинки станут выламываться и крошиться.

Производители сверл данного типа руководствуются положениями ГОСТа 5756-81. Согласно его нормам, эти изделия должны выпускаться:

• с повышенной точностью (класс А). Их предназначение – создание отверстий с квалитетами с 11 по 14;
• с нормальной точностью (класс В). С помощью таких сверл делаются отверстия по 16 квалитет включительно.

Корпуса этих изделий должны изготавливаться с твердостью 57НRС…63НRС.

Сверла центровочные

Внешне такой инструмент не схож с классическим вариантом сверла. Особенность его конструкции – это утолщенное цилиндрическое основание, диаметр которого превышает значение этого параметра рабочей части где-то раза в 2-3.

Сфера применения сверл центровочных соответствует их названию. Их используют при работе на металлообрабатывающем оорудовании. В частности, с помощью таких сверл размечают центры заготовок, прежде чем закрепить их в патроне токарного станка. То есть предварительное кернение здесь не проводится. Благодаря такому технологическому решению процесс выпуска металлопродукции при крупносерийном производстве значительно ускоряется. Изготовление сверл центровочных регламентируется ГОСТом 14952-75. Этот документ устанавливает два исполнения такого инструмента. Наиболее востребован вариант, чертеж которого представлен ниже. Отображенные на нем параметры изменяются в таких диапазонах:

• общая длина (обозначение L): от 33,5 мм до 128,0 мм;
• длина рабочей части (параметр l): 1,5 мм…14,2 мм;
• диаметр цилиндрической части (D): min 4,0 мм; max 31,5 мм;
• диаметр сверла (d): минимальный 0,8 мм; максимальный 10,0 мм;
• диаметр конусообразного основания сверла: от 1,7 мм до 21,2 мм

Сверло пушечное

С помощью сверла пушечного создаются глухие и сквозные отверстия, характеризующиеся большой глубиной. Выполняются такие отверстия в шпинделях, в различных валах и в других элементах конструкций, отличающихся значительной длиной. Само сверло причисляется к категории однорезцового инструмента.
Попутно стоит отметить следующий момент: сверление принято считать глубоким при глубине создаваемого отверстия в 5 раз превышающего его диаметр. Начиная работу с пушечным сверлом, нужно контролировать правильность его направления по отношению к накерненному под будущее гнездо месту. С этой целью обычно применяется кондукторная втулка. При использовании пушечных сверл можно создавать отверстия с диаметром (D), изменяющимся в диапазоне 0,5 мм ≤D≤ 100 мм.

Сверла корончатые

Эти изделия по внешнему виду напоминают металлический стакан с режущими зубцами на рабочей части, в качестве которой выступает его торец. Другое название корончатого сверла – кольцевая фреза. Производство инструмента данного типа нормируют положения ГОСТа 17013-71. Этот документ устанавливает одно исполнение такого изделия.

Численные значения указанных на чертеже параметров содержатся в таблице. Единица измерения – миллиметры.

Использование корончатых сверл позволяет очень быстро, буквально за какие-то секунды, создать в металлической детали отверстия значительного диаметра и большой глубины.

Сверла конусные

В соответствии с названием, такие изделия имеют коническую форму. При этом их диаметр может изменяться плавно либо ступенчато.

Второй вариант исполнения нашел более широкое применение. Обусловлено это возможностью получить с помощью ступенчатых сверл отверстие с прямыми стенками и с точно заданным по проекту диаметром. Поверхность гнезд, полученных посредством инструмента с плавным изменением диаметра, всегда будет с небольшим уклоном.

Определить качество данных изделий и, соответственно, сферу применения можно по их цвету.

• Стальной цвет с серым отливом. Как правило, сырьем для изготовления таких сверл служит низкокачественная инструментальная сталь. Для обработки прочного, твердого и толстого металлопроката они непригодны.
• Тускло золотистый оттенок. Производство конусных сверл с бледновато-желтым цветом осуществляется на основе металла с кобальтовыми легирующими добавками. Эти изделия подвергаются процедуре закалки и финишному отпуску. Сверлами коническими, имеющими такой оттенок, можно проводить обработку «нержавейки» и легированных сталей с высоким показателем прочности.
• Золотистый насыщенный цвет. Инструмент, имеющий подобный цвет, характеризуется повышенным качеством. Его сфера применения – сверление отверстий в толстостенных объектах из высокопрочных сталей.

В целом, преимуществом приобретения конусного ступенчатого сверла является экономия денежных средств. Ведь тогда отпадает необходимость покупки полного комплекта сверлильного инструмента.

Правила выбора

Осуществляя выбор сверл по металлу, нужно отталкиваться, прежде всего, от тех технологических задач, которые предстоит решить с их помощью. Второй подлежащий учету важный момент – свойства подвергаемого обработке материала. Внимания заслуживают также следующие характеристики сверл:

• качество материала изготовления;
• соответствие конфигурации типовым размерам;
• диаметр рабочего сегмента;
• степень симметричности элементов конструкции;
• цвет/оттенок поверхности;
• репутация предприятия-производителя;

При выборе сверл нужно также принимать во внимание тип устройства, с помощью которого будут создаваться отверстия. Например, при необходимости высверливания гнезд с большим диаметром, обычно применяются низкооборотистые и, одновременно, мощные электродрели. Соответственно, подбирать сверла необходимо именно под такое оборудование.

Этапы и тонкости бурения отверстий

При алмазном сверлении железобетона могут использоваться кольцевые коронки. Их следует подбирать под материал основы. При подаче жидкости она должна поступать на коронку, исключая скопление грязи. В зависимости от того, какова прочность материала, можно добиться определенной скорости проведения работ. В минуту можно просверлить до 6 см.
Технология подбирается с учетом определенных условий. Сухое бурение применяется крайне редко. К нему прибегают, если под рукой нет водозаборного оборудования. Без него вся жидкость будет попадать на пол. Но и диаметр отверстия при этом уменьшается до 20 см.

Алмазное сверление кирпича не предусматривает создание особых условий. Для этого нужно электропитание, которое позволит проделать отверстия до 500 мм в диаметре

При этом ударного воздействия не оказывается, разрушительных вибраций нет, что особенно важно, если работы ведутся на фундаменте. Вокруг места сверления не появляются сколы и трещины, а стена остается полностью неповрежденной

Легче всего работать с силикатными и керамическими изделиями. Более сложным вариантом является клинкерная кладка. Она обладает высокой прочностью, а частицы глины при сверлении спекаются. Но и здесь алмазная коронка справится со своей задачей.

До начала работ следует застелить пол пленкой или изоляционным материалом. Когда используется вода, она может проникнуть к соседям. При сквозном сверлении работы нужно вести с двух противоположных сторон. Для этого на одной из поверхностей осуществляется разметка.

Крепление установки осуществляется специальными анкерами. Не возникнет сложностей, если фиксация устройства должна проводиться на крепких стенах. А вот если перегородки облицованы гипсокартоном или фасад облагорожен вентилируемой системой, закрепиться не получится. Для работ нужно будет удалить облицовку на определенной площади, только тогда можно приступать к работам. К перекрытиям крепление осуществляется по такому же принципу, как и к стенам. В некоторых случаях можно использовать распорку к полу и потолку. Это позволяет уберечь от демонтажа отделку пола. А вот при установке анкеров поверхность повреждается.

Как сверлить

Последовательность этапов выполнения сверления указывается в технологической карте, и ее этапы следует неукоснительно соблюдать. Но в этом документе не оговорены важные особенности, знание которых позволит осуществить данную операцию качественно. Некоторые из них указаны ниже. В частности, нужно:

• подводить сверло к накерненной точке, дождавшись, когда скорость его вращения достигнет заданной величины;
• извлекать сверло из отверстия только при его вращении. Если в электродрели доступна опция по изменению скорости вращения, перед этим нужно установить минимальные обороты;
• контролировать ход процедуры резания. Например, если сверление режущей кромкой не выполняется, делается вывод, что твердость материала заготовки превышает этот показатель режущего инструмента, и сверло требует замены;
• когда работа ведется на ЧПУ-станках, необходимо контролировать корректность последовательности выполняемых операций – «умное» оборудование может сбоить;

При создании глухих отверстий целесообразно применение ограничителя сверла, позволяющего не допустить превышение глубины прохода. Выполнить эту функцию может обыкновенная резиновая втулка подходящего диаметра.

На рисунке приняты такие обозначения:

• «1» – само сверло;
• «2» – ограничитель глубины отверстия;
• «3» – патрон электродрели;
• «4» – заданная глубина отверстия;

В чем суть операции рассверливания?

Обработка больших отверстий предполагает высокое усилие подачи, а это сильно утомляет станочника. Иногда при использовании сверл, подходящих для такого вида работ, попросту не хватает мощности станка. Рациональный выход в этой ситуации — обработка отверстия несколькими сверлами, имеющими разный диаметр. Причем длина поперечной кромки одного инструмента должна быть меньше диаметра другого. Поперечная кромка не принимает участия в резании, следовательно, усилие, которое требуется для подачи, уменьшается. Это помогает сократить риск увода сверла.

Диаметр второго инструмента соответствует половине первого. Только так можно равномерно распределить силы, возникающие при подаче двух сверл и обеспечить оптимальные условия их износа.

Рассверливание — метод механообработки, позволяющий получить точные отверстия и минимизировать увод инструмента от оси заготовки. Режимы резания для подобных операций рассчитываются так же, как при сверлении.