Как просверлить глубокое отверстие в металле

Содержание

Отверстия глубиной более 10 d называются глубокими. Сверление глубоких отверстий является сложной и трудоемкой операцией. Вследствие малой жесткости длинных сверл под действием сил резания возникает их продольный изгиб, что может привести к искривлению оси отверстия. Кроме того, с увеличением длины отверстия создаются неблагоприятные условия образования стружки и затрудняется извлечение ее из отверстия во время работы.

Различают два способа получения глубоких отверстий; сплошное сверление и кольцевое сверление.

Рис. 9.5. Способы получения глубоких отверстий сверлением: а — сплошным; б — кольцевым

Способ сплошного сверления (рис. 9.5, а) заключается в получении отверстия посредством превращения в стружку всего металла, подлежащего удалению для образования заданного размера отверстия.

Способ кольцевого сверления (рис. 9.5,б) заключается в получении отверстия высверливанием в заготовке кольцевой полости с образованием в центральной части отверстия стержня, который затем в конце сверления отламывается или отрезается специальным приспособлением.

Этот способ применяют в основном для сверления глубоких отверстий диаметром более 100 мм специальными сверлами на специальных горизонтально-сверлильных станках для глубокого сверления.

При сверлении глубоких отверстий на вертикально-сверлильных станках рекомендуется применять следующие приемы:

  • вначале сверлить отверстие коротким сверлом на глубину примерно до 4 d, а затем длинным на заданную глубину;
  • необходимо периодически (не останавливая вращение шпинделя) выводить сверло из отверстия и удалять образовавшуюся в нем стружку;
  • для облегчения давления стружки из глубокого отверстия целесообразно использовать специальное пневматическое приспособление (рис. 9.6).

Рис. 9.6. Приспособление для извлечения стружки из глубоких отверстий

Диаметр трубки 1 для подвода воздуха в этом приспособлении . подбирают так, чтобы зазор между нею и стенками отверстия был не менее 6—7 мм. Кожух 2 служит для защиты сверловщика от разлетающейся стружки, зазор между кожухом и торцом заготовки должен быть 15—20 мм.

При сверлении глубоких отверстий к режущим кромкам инструмента необходимо подводить в больших количествах смазочно-охлаждающую жидкость, которая облегчает процесс резания, обеспечивает надежное и своевременное вымывание образовавшейся стружки и отвод теплоты от режущих кромок инструмента.

Наиболее совершенным методом является подача жидкости через отверстия, проходящие внутри перьев сверла. Инструментальными заводами выпускается ряд конструкций спиральных сверл с отверстиями для подвода СОЖ, проходящими через хвостовик сверла или через радиальные отверстия.

Такие сверла изготовляются из специального проката с винтовыми отверстиями, из заготовок, полученных радиальной ковкой, прокатом заготовок с использованием твердых наполнителей, прокатом трубчатых заготовок, литьем.

Наиболее эффективно применение этих сверл при сверлении отверстий на глубину, превышающую 3d инструмента.

Рис. 9.7. Сверла для глубокого сверления:

а — спиральное с отверстиями для подвода жидкости в зону резания;

б — ружейное с припаянными твердосплавными пластинками;

в — ружейное с цельной твердосплавной рабочей частью;

г — ружейное с твердосплавной пластинкой и промежуточной быстрорежущей пластинкой;

д — форма заточки вершины сверл

На рис. 9.7, а приведено спиральное сверло, изготовленное из специального проката с отверстиями для внутреннего подвода жидкости в зону резания.

Применение таких сверл позволяет увеличить скорость резания в 1,2—1,8 раза, стойкость сверл в 2—2,5 раза, а также при этом облегчает удаление стружки и устраняет необходимость периодического вывода сверла из обрабатываемого отверстия.

Сверление более глубоких отверстий (свыше 10 d) целесообразно осуществлять специальными сверлами для глубокого сверления с подводом СОЖ в зону резания.

К таким сверлам относятся ружейные, эжекторные сверла и сверла типа БТА. Эжекторные и сверла типа БТА имеют пока ограниченное применение.

Корпус ружейного сверла со стальным корпусом и впаянными режущей и двумя направляющими пластинками из твердого сплава группы ТК или ВК (рис. 9.7, б) изготовляется из сталей 40Х, 9ХС, 35ХГСА и может быть трубчатым со стружечной-канавкой, образованной пластической деформацией, сплошным или из специального проката с эксцентрично расположенным отверстием для подвода СОЖ и с фрезерованной стружечной канавкой. Сверла этого типа изготовляются диаметром 8 —30 мм, длиной L=110-:- 1700 мм.

Ружейные сверла с цельной твердосплавной рабочей частью 1, припаянной к стальному корпусу 2, могут выполняться с хвостовиком (рис. 9.7,в).

Твердосплавная рабочая часть изготовляется из сплавов группы ВК или ТК, диаметр d=2 -:- 15 мм, длина l1= 1,5—1 мм, общая длина L= 110 -:-600 мм.

Для подвода СОЖ в зону резания твердосплавная рабочая часть имеет отверстия круглой или овальной (для увеличения объема пропускаемой жидкости) формы. Трубчатый корпус с канавкой, образованной пластической деформацией, изготовляется из сталей марок 40Х или 35ХГСА.

Читайте также:  Как повысить урожай малины

Внутренняя полость корпуса имеет серпообразную форму, образованную при деформации; используется она для подвода СОЖ к рабочей части и сопряжения с отверстиями в рабочей части.

Сверла этого типа обладают не только повышенным ресурсом работы из-за большей длины по сравнению со сверлами, показанными на рис. 9.7, б, но и повышенным расходом твердого сплава.

Ружейное сверло, показанное на рис. 9.7, г, аналогично сверлу первого типа, но отличается от него наличием промежуточной вставки 3 из быстрорежущей стали, присоединяемой к корпусу 2. Твердосплавные режущая и направляющие пластинки закрепляются на стержне 4.

Работа ружейных сверл сводится не только к срезанию припуска режущими пластинками, но и к заглаживанию неровностей на обрабатываемой поверхности направляющими пластинками.

Форма и геометрические параметры заточки вершины сверла приведены на рис. 9.7, д. Обычно m = 0,75, K=0,6-:-1,5 мм, f=0,2 -:- 0,975 мм.

Сверление отверстия в металле – распространенная технологическая процедура, которую можно выполнять с помощью различного оборудования. Методы выполнения работ различаются в зависимости от заданной глубины, диаметра, типа поверхности, а также необходимой точности.

Методы сверления в зависимости от типа отверстия

Грамотная подготовка и правильный подбор оборудования поможет просверлить отверстия в металле высокого качества. Кроме того, на эффективность операции влияет надежность сверл и используемого оборудования.

Рассмотрим основные виды отверстий и методы их обработки:

  1. Сквозные. Данный тип характеризуется полным проходом через обрабатываемую заготовку. В процессе выполнения работ необходимо внимательно следить за подачей сверла: при выходе из отверстия сопротивление материала уменьшается. Если ничего не менять, инструмент резко опустится, что может привести к его заклиниванию или поломке. Чтобы этого не произошло, используют специальные методы защиты столешницы или верстака. Это может быть многослойная подкладка из дерева и металла или обычный брусок со сквозным отверстием. При использовании станков на финальной стадии процесса токари рекомендуют переходить на ручную подачу. Для обработки тонкостенных конструкций используют перьевые сверла, поскольку классический спиральный инструмент может повредить кромки детали.
  2. Глухие. Сложность получения подобных отверстий заключается в необходимости контроля глубины. Современные станки оснащены системой контролируемой подачи. Это позволяет получать отверстие заданной глубины без использования вспомогательных инструментов. Альтернативным способом является использование втулочного или регулируемого упора. Можно воспользоваться линейкой или специальным глубиномером. Последний вариант не пользуется популярностью, поскольку он требует вывода сверла и удаления стружки для измерения глубины, что влияет на производительность работ.
  3. Сложной формы. Если возникает необходимость в сверлении отверстия, расположенного у края детали, мастеру следует подготовить вторую заготовку с аналогичными размерами. Две детали соединяют между собой, зажимают в тисках и приступают к работе.

Вторая заготовка должна быть выполнена из того же материала. В противном случае инструмент будет смещаться относительно оси сверления в сторону более мягкого металла.

К сложной обработке относят сверловку цилиндрических поверхностей. При выполнении подобных работ обязательно используют древесную или пробковую прокладку.

  1. С уступами. Сверловка выполняется с помощью двух техник: рассверливанием или уменьшением диаметра. В первом случае используют несколько сверл, от меньшего к большему. Во втором случае проход выполняют с помощью инструмента, обладающего наибольшим диаметром. Затем используют сверла меньшего размера с постепенным углублением в заготовку.
  2. Большого диаметра. Эта процедура считается очень трудоемкой. При обработке заготовок, толщина которых не превышает 8–10 мм, используют конусно-ступенчатые сверла. Данный инструмент позволяет выполнить проход диаметром 40–50 мм. На металлообрабатывающих предприятиях используют специальные биметаллические коронки. С их помощью можно получить отверстие диаметром до 100 мм. Кольцевое сверление выполняют на низких оборотах. Данную процедуру считают менее трудоемкой.

Особенности выполнения глубоких отверстий будут рассмотрены ниже.

Приспособления для облегчения процесса

Смазочно-охлаждающую жидкость используют во многих видах обработки металла резанием. Чаще всего ее используют при глубоком сверлении для снижения сил трения и стабилизации температуры рабочего инструмента. Качественная жидкость не вызывает коррозию поверхности, безопасна для человека, не обладает неприятным запахом и прекрасно отводит тепло.

В качестве смазки для сверления металла в домашних условиях используют:

  • Технический вазелин – для мягких материалов.
  • Мыльный раствор – для алюминия.
  • Скипидар со спиртом – для силумина.
  • Смесь масел – для инструментальных и легированных сталей.

Некоторые мастера предпочитают использовать универсальный состав, который включает в себя хозяйственное мыло (200 г) и моторное масло (20 г). Компоненты смешивают и кипятят до получения однородной эмульсии.

Использование смазочно-охлаждающих жидкостей промышленного производства позволяет повысить скорость сверления различных сортов металла. Например, при обработке нержавейки производительность увеличивается на 30 %. Для чугуна этот параметр увеличивается до 40 %.

Как правильно просверлить отверстие

Правильно подобранный инструмент и соблюдение технологии позволяют качественно просверлить заготовку даже из толстого металла. Если глубина прохода превышает диаметр сверла в 5 и более раз, рекомендуют смазывать движущиеся элементы для отвода тепла из зоны обработки.

Для получения качественного отверстия мастер должен знать особенности эксплуатации сверлильного инструмента, а также тонкости подготовки поверхности перед работой.

Как вставить или извлечь сверло из инструмента

В первую очередь мастер должен узнать, как вставлять сверло в шуруповерт, электродрель, перфоратор или другой ручной инструмент.

Современные приспособления для сверления оснащены кулачковыми патронами. Они состоят из следующих элементов:

  • металлического корпуса;
  • зубчатого кольца, которое вращается вокруг внешней части патрона;
  • кулачков, расположенных внутри узла;
  • зажимного ключа.
Читайте также:  Как оформить туалетный столик в спальне

Кольцо вращается вокруг оси приспособления. В процессе движения кулачки сближаются, зажимая хвостовую часть сверлильного инструмента. Так вставляют сверло в дрель. Такая конструкция отличается высокой надежностью благодаря простоте исполнения. Кроме того, она позволяет использовать сверла любого диаметра. Чтобы вытащить сверло из дрели, необходимо повернуть кольцо в обратную сторону. Кулачки разойдутся, что позволит достать инструмент.

Профессиональные дрели оснащают быстро- или самозажимными патронами. Их конструкция схожа с аналогичными узлами перфоратора. Вместо зубчатого кольца используется подвижная гильза, вращаемая вручную. Некоторые модели имеют ограничитель сжатия кулачков.

Разметка будущего отверстия

Разметка отверстия – важный этап сверления. Для этого используют кернер. Им отмечают место соприкосновения сверла с поверхностью заготовки. Также можно использовать обычный маркер, однако в процессе сверления нужно будет следить, чтобы инструмент находился в заданной точке. Ударом молотка по кернеру создают небольшое углубление, которое отлично подходит для острия сверла.

Для повышения точности работ используют технологию предварительного сверления. При смещении от центра с помощью зубила делают насечки, которые направляют сверло в нужную сторону.

Шаблон удобно использовать при обработке нескольких заготовок. Например, для одновременного сверления нескольких листов, соединенных струбциной.

Для получения точного отверстия, расположенного под определенным углом, используют специальные кондукторы. Они представляют собой планку небольшого размера с шаблонами для отверстий. Кондукторы применяются во многих отраслях промышленности. Сейчас существует множество видов, среди которых:

  • накладные;
  • поворотные;
  • универсальные;
  • скользящие;
  • закрепляемые.

Выбор режима и скорости

Скорость сверления и подачи инструмента зависит от используемых сверл и их диаметра. С увеличением размера уменьшается число оборотов. Кроме того, следует обращать внимание на прочность материала. Например, для сверления латуни толщиной 8 мм оптимальная скорость вращения составляет 2500 об/мин. Для нержавеющей стали с теми же габаритами этот показатель находится на уровне 8000 об/мин. Это связано с тем, что нержавейка является более прочным материалом.

Красивая и длинная стружка говорит о том, что параметры сверления выбраны правильно.

Можно ли использовать победитовое сверло

Победит представляет собой твердый сплав на основе карбида вольфрама и кобальта. Его твердость сопоставима с алмазом.

Победитовая напайка на сверлах используется для дробления прочных материалов: камня, кирпича или бетона. Учитывая тот факт, что сверление отверстий в металле основано на принципе резания, лучше использовать классические приспособления из инструментальной стали.

Использование победитового сверла для обработки металлических изделий приведет к быстрому износу напайки.

Как не затупить сверла

Нарушения режима эксплуатации сверл ведет к потере режущих качеств. Это связано с чрезмерным нагревом его поверхности, что вызвано силой трения.

При сверлении отверстий не следует превышать рекомендованное число оборотов. Большинство моделей ручных инструментов не оснащено механизмом регулировки вращения шпинделя, поэтому выход один – не давить на кнопку включения изо всех сил. Скорость вращения сверла можно оценить визуально: если спиральные каналы не сливаются в одно целое, скорость вращения не превышает 1000 об/мин.

При сверлении отверстий в толстостенных заготовках необходимо использовать охлаждающие жидкости.

Как и чем сверлить глубокие отверстия

Сверление глубоких отверстий в металле отличается высокой сложностью. В качестве рабочего оборудования специалисты рекомендуют использовать станки, в которых сверло является неподвижным элементом, а заготовку приводят во вращение. В процессе выполнения работ необходимо использовать СОЖ. Смазка для сверления обеспечит отвод тепла и позволит осуществлять обработку с большей производительностью.

Необходимо следить за своевременным удалением побочных продуктов сверления. Они способны закупорить каналы и привести к поломке сверла. Небольшую заготовку можно просто перевернуть – стружка под действием силы тяжести выпадет из отверстия. Для массивных деталей существуют специальные приспособления с магнитными наконечниками.

Для домашних работ лучше приобрести направляющие для дрели. Это удобный опорный механизм, который неподвижно фиксирует инструмент, что позволяет сверлить отверстия с высокой точностью.

При отсутствии направляющей необходимо внимательно следить за перпендикулярностью расположения сверла. Малейшее отклонение способно сломать инструмент или повредить обрабатываемую деталь.

Особенности сверления отверстий большого диаметра

Просверлить отверстие большого диаметра – достаточно сложная задача даже для опытного токаря. Как было сказано выше, в качестве рабочего инструмента используется конусно-ступенчатое сверло или корончатая насадка.

Альтернативный способ сверления большого отверстия в металле заключается в использовании нескольких сверл с переходом от меньшего к большему.

Специалисты рекомендуют использовать коронки. Несмотря на высокую себестоимость процедуры, она позволяет получить более точные отверстия.

Способы высверливания точечной сварки

Данная процедура особо востребована на станциях технического обслуживания транспорта, где выполняют кузовной ремонт автомобилей.

Сверла для высверливания точечной сварки – самый эффективный и аккуратный способ разъединения элементов. Работы выполняются на малых оборотах. В противном случае сверло быстро перегреется, что снизит остроту режущих кромок.

Диаметр инструмента не превышает 9 мм. От классической конструкции сверла отличаются специальными выступами, которые заточены под конус. Это позволяет выдержать угол 90º в процессе сверления детали. Таким образом, отсутствует необходимость в выполнении центровки.

Некоторые мастера предпочитают использовать режущие коронки. Они объясняют свой выбор тем, что острие сверла хуже прорезает закаленную часть точечной сварки.

Читайте также:  Как делают стеклянные изделия

Примечательно, что независимо от типа режущего инструмента его изготавливают из одного сорта стали – быстрорежущей Р 18. Для производства бюджетных моделей применяют сплав 45Х.

Сверление отверстий в металле – достаточно сложная процедура, которая не терпит нарушений технологических требований. Режим выполнения работ зависит от диаметра и типа отверстия. Как вы считаете, можно качественно выполнить работу с помощью ручного инструмента без вспомогательных приспособлений? Напишите Ваше мнение в блоке комментариев.

Вид механической обработки черных металлов путем резания отверстий вращающимися механизмами называют сверлением.

Различают простое и глубокое сверление.

Во втором случае глубина отверстия должна быть более 10 см., или размером вглубь более 5 исходных диаметров (5*d). При помощи сверл получают отверстия различной глубины и диаметра или многогранного сечения.

Обработка заготовки с целью ее сверления может производиться несколькими способами:

  1. Заготовка вращается, при этом одновременно производится продольная подача не вращающегося сверлильного инструмента;
  2. Заготовка не вращается, зафиксирована;
  3. Одновременное вращение заготовки и инструмента.

Все эти способы широко применяются на практике. Наибольший спрос на процесс глубокого сверления есть в следующих сферах: металлургия, производство труб, нефтегазовая и аэрокосмическая промышленность, выпуск плит теплообменников и бойлеров и многие другие. Наиболее часто применяют следующие детали с глубокими отверстиями: роторы, валы, оси, втулки, гильзы, цилиндры, бандажи, металлические скорлупы и многое другое.

Выполним полный комплекс работ по механической обработке металла:

Гидроабразивная резка

Фрезерные работы

Токарные работы

Слесарные работы

Разновидности глубокого сверления

  1. По схеме удаления высверливаемого материала (стружки) различают: сплошное и кольцевое глубокое сверление. В первом варианте высверливаемый материал удаляется в виде стружки, во втором — часть кольцевой плоскости удаляется в виде стержня, остальное — также в виде стружки;
  2. По способу резания различают следующие виды:
    • Одноштанговая система (система STS). Данный метод оптимально подходит для обработки деталей на высокопроизводительном или серийном производстве. Сложность процесса состоит в том, что требуется применять маслоприемник с многочисленными подающими шлангами, при этом заготовка вращается. Одноштанговая система считается самой эффективной для получения высококачественных отверстий;
    • Эжекторная система. Метод глубокого сверления со средними параметрами выпуска заготовок. Позволяет осуществлять сверление на многофункциональных станках (например, токарных или сверлильных), систему дополняют стационарной или мобильной насосной станцией. Эжекторный метод подходит для получения отверстий d=20-60 мм. и глубиной до 1200 мм., не исключая получение прерывистых отверстий;
    • Система сверления ружейными или трубчато-лопаточными сверлами с внутренней подачей смазочно-охлаждающего материала. Этот метод подходит для малых предприятий, где по условиям технологии требуется получить глубокие отверстия небольшого диаметра. Однорезцовые сверла легко встраиваются в универсальные станки. Резец изготавливается из твердых сплавов и по всей длине сверлильного стержня имеет V-образную канавку, угол кривизны которой может составлять от 110 до 1200 градусов. Рекомендуемый dотв.=35-40 мм., длиной до 50*d. При данном методе отпадает надобность проводить такие операции как зенкерование и развертывание.
    • В зависимости от степени автоматизации управления процессом сверления различают глубокое сверление с автоматическим изменением одного или нескольких параметров режима (например, скорость вращения, подача смазочного материала).

    Подача жидкости является обязательным этапом технологического процесса, так как:

    1. Обеспечивается эффективный отвод стружки из зоны резания по отводным каналам;
    2. Уменьшается сила трения между трущимися частями;
    3. Производится отвод тепла, которое образуется в процессе длительного сверления, обеспечивая тем самым сохранности сверла от прогорания;
    4. Осуществляется дополнительная обработка отверстия.

    С увеличением глубины сверления возрастают трудности с обработкой отверстия.

    Для глубокого сверления применяют специальный инструмент, оборудование и способы обработки.

    Простые сверла и дрели для этого не подходят, так как не удастся достичь точности сверления по всему диаметру, заданной шероховатости поверхности, прямолинейность отверстия.

    Важным параметром также является сохранение поверхности углубления с минимальным отклонением от округлости.

    Применение традиционного инструмента делает процесс глубокого сверления низкопроизводительным, трудоемким, а в некоторых случаях (зависит от глубины отверстий) — невозможным.

    На практике в машиностроительной сфере используют специализированное оборудование с технической оснасткой, с дополнительным применением специальных режущих и прочих вспомогательных инструментов.

    Нередко требуются нестандартные приспособления для выполнения технологических приемов.

    Особенности глубокого сверления

    При глубоком сверлении очень важно соблюдать главные принципы технологии. Во-первых, производится подбор скорости вращения сверлильной части инструмента или оптимальная скорость резания (подачи свергла). Во-вторых, должно быть обеспечено нормальное дробление стружки, а также полный отвод отходов из канала. Важным моментом во время измельчения отходов сверления является сохранность режущей части инструмента, не должно быть повреждений сверла, образования на нем заусениц или иных дефектов. Далее, ключевым фактором качественной обработки поверхностей заготовок или деталей является эффективная и грамотная подача смазочно-охлаждающей жидкости.

    Процесс сверления проходит с обязательной подачей смазочно-охлаждающей жидкости под давлением и с определенным расходом.

    Для этого в системе работает насосное оборудование — маслонасосы или насосы для перекачки вязких жидкостей.

    Производительность системы выбирается в соответствии с расходом жидкости и требуемым давлением подачи смазочного материала.

    Оставьте первый комментарий

    Оставить комментарий

    Ваш электронный адрес не будет опубликован.


    *