Сверление металла: основные способы, режимы

СОДЕРЖАНИЕ

• Технология сверления металлов
• Виды сверл для сверления металла
• Способы сверления металлов
• Высверливание по кондуктору и по разметке
• Высверливание сквозных и глухих отверстий
• Рассверливание отверстий
• Полезные советы по сверлению металла

Сверление металла – один из способов металлообработки, который широко используется в промышленности и на бытовом уровне. Мы все привыкли проделывать отверстия в металлических деталях с помощью сверла и дрели/шуруповерта. Однако точность и качество такого сверления оставляет желать лучшего.

На производствах, где важны скорость, неизменный результат, качество, используются специальные сверлильные станки, разные типы сверл, режимы работы оборудования. О том, как происходит сверление металла, как правильно его выполнять, вы узнаете из нашего материала.

Технология сверления металлов

Сверление металлов осуществляют с помощью специальных сверлильных станков. Отверстие в заготовке высверливают путем вращения режущего инструмента, который поступательным движением (подачей) углубляется внутрь детали.

Станки делятся на два типа: вертикально-сверлильные и радиально-сверлильные. С помощью первых обрабатывают заготовки небольшого размера, при этом станок устанавливается неподвижно, а изделие передвигают по рабочей поверхности для совмещения оси сверла с осью вырезаемого отверстия.

Тяжелые и массивные детали обрабатывают с помощью радиально-сверлильных станков – заготовку надежно закрепляют на рабочем столе, отверстие в ней высверливается шпинделем станка, настроенным на нужное положение.

Сверлильные станки предназначены для следующих видов работ:

• сверление;
• развертывание;
• зенкерование;
• нарезание резьбы.

В качестве режущих инструментов в устройстве сверлильных станков могут выступать:

• сверла;
• развертки;
• зенкеры;
• метчики (с их помощью нарезается резьба).

Для сверления отверстий в изделиях из металла пользуются сверлами. Чаще всего изделия обрабатывают с помощью спиральных сверл, которые имеют шейку, хвостовик и рабочую поверхность, разделенную на две части – режущую и центрирующую. Первая оснащена режущими рабочими кромками, которые связаны перемычкой.

Читайте также: «Уровень качества сварного шва: методы контроля»

Центрирующая часть отличается парой винтовых лент, которые предназначены для направления сверла в процессе обработки изделия, и двумя спиральными канавками для подведения смазочно-охлаждающей жидкости и отвода стружки. Хвостовик может быть выполнен в форме конуса или цилиндра.

Хвостовиком конической формы сверло закрепляют с помощью переходных втулок в шпинделе, цилиндрической – в патроне. О диаметре сверла, материале, из которого выполнена его режущая кромка, а также других параметрах можно узнать по маркировке, наносимой на шейку сверла.

Виды сверл для сверления металла

Производственные предприятия, выполняющие операции по сверлению металла, оснащены сверлильными станками. В бытовых условиях с этой целью можно воспользоваться ручной или электрической дрелью. В последнее время ручной инструмент теряет свою популярность из-за недостаточного удобства и низкой производительности.

В домашних или небольших частных мастерских нередко можно встретить компактные станки для сверления металла. Кроме небольшого размера, их отличие от промышленных моделей заключается в меньшей производительности. В домашних условиях рациональнее и удобнее всего пользоваться специальным приспособлением для фиксации электрической дрели.

Прежде подобная установка применялась лишь народными ремесленниками. В настоящее время ее можно приобрести в любом магазине стройматериалов. Практичность использования данного приспособления обусловлена надежностью фиксации изделия и точно вертикальной подачей режущего инструмента дрели, закрепленного в ее патроне.

Сверление металла при проведении слесарных работ осуществляют с помощью специальных буров – их часто именуют сверлами. Они состоят из хвостовика, режущей части и рабочей поверхности, служащей для отведения стружки от места сверления. Сверла (буры) различаются по диаметру, форме и длине.

Сверла по металлу бывают следующих видов:

• Спиральные. Характеризуются цилиндрической формой и диаметром до 80 мм. Угол заточки режущей поверхности составляет 118 градусов.
• Конические. Имеют ступенчатую поверхность в форме конуса. Область применения не ограничивается созданием отверстий, с их помощью можно исправить неверно высверленные прорези.
• Коронки. Другое название – кольцевые фрезы. Сверло имеет полую зубчатую форму. Коронки предназначены для сверления тонкого металла. Полая форма позволяет отводить стружку через фрезу при создании отверстий большой глубины.
• Перовые. Позволяют выполнить глубокое сверление металлов разной прочности. Оснащены сменными рабочими пластинами.

Читайте также: «Сварка нержавейки электродом»

Для производства качественных сверл используют кобальт или сплавы высокой прочности. Основу чаще всего делают из инструментальной стали. Режущая кромка либо легирована кобальтом, либо имеет на себе пластину из сплава карбидов металлов.

Сверла из кобальта обладают стойкостью к высокотемпературному режиму, ими можно обрабатывать изделия из наиболее вязких металлов. Сверла из сплавов высокой прочности имеют способность к самозатачиванию при выполнении работ.

Способы сверления металлов

Многообразие способов сверления отверстий в изделиях из металла можно классифицировать по типу производства и поставленным задачам.

Высверливание по кондуктору и по разметке

При сверлении единичных деталей и небольших серий изделий сначала делают разметку – на металле обозначают центр отверстия и контрольные окружности. Далее изделие обрабатывает сверловщик. Ручной подачей сверла он вырезает предварительное отверстие диаметром около четверти требуемого. Затем отводится шпиндель со сверлом, убирается стружка и проводится проверка на совпадение пробной окружности с нанесенной ранее контрольной.

Если окружности четко совпали, сверловщик продолжает обрабатывать металл до получения конечного результата. Если было выявлено отклонение, он прорубает канавки с помощью узкого зубила в сторону точки, куда должно сместиться отверстие. Далее мастер продолжает сверление металла фрезой или другим режущим инструментом до получения намеченного результата.

При массовом производстве обработку металла сверлением проводят с помощью кондукторов. Они позволяют получить более точный результат и сэкономить время на регулировку сверлильного станка. Деталь надежно закрепляется при помощи кондуктора в нужном положении, а сверло движется точно в необходимом направлении. Изделие помещается в установочную базу, а втулки кондуктора направляют режущий инструмент.

Мастеру не приходится настраивать станок и проверять точность заданных параметров – его задачей является лишь установка обрабатываемой детали, включение и выключение станка. Закончив высверливание в одной заготовке, он приступает к следующей. Это позволяет сэкономить время и добиться точных результатов. Для обработки единичных изделий не применяют кондукторы, ведь настраивать их на высверливание отверстий в небольшом количестве деталей нерационально.

Высверливание сквозных и глухих отверстий

Сквозные отверстия проходят через всю заготовку, глухие отверстия имеют определенную глубину. Для их создания применяются различные технологии. При высверливании сквозного отверстия режущий инструмент может заклинить на выходе с противоположной стороны изделия, а резкое снижение сопротивления металла способно привести к его поломке.

Если это произошло при механической подаче сверлильного станка, продолжить обработку детали следует ручным сверлением металла на минимальной скорости.

Читайте также: «Дуговая сварка в защитном газе: суть процесса»

Высверлить глухие отверстия можно одним из трех способов:

1. Используя станки с устройством, которое автоматически отключает подачу шпинделя. Для обработки детали станки настраивают на желаемую глубину отверстия.
2. Используя станки без устройства, позволяющего в автоматическом режиме отключить подачу шпинделя. В этом случае пользуются специальным патроном, упорная втулка которого настраивается на желаемую глубину отверстия относительно самого изделия с точностью до 0,5 мм.
3. Если нужно высверлить отверстие, глубина которого не требует особой точности, на сверло с помощью мела наносится примерная отметка.

Рассверливание отверстий

Сверление больших отверстий в металле с диаметром более 25 мм осуществляют в два этапа. Сперва отверстию задается меньший диаметр – в длину поперечного режущего края более крупного сверла. В этом случае на большее сверло будут оказываться меньшие нагрузки в процессе обработки изделия. Данный способ применим лишь для прорезей, созданных с помощью сверла.

Полезные советы по сверлению металла

Обработку большей части металлических изделий лучше производить на малых и средних оборотах (от 500 до 1000 об/мин). Высокие обороты при сверлении металла способствуют быстрому нагреву режущего инструмента, что приводит к его отжигу и потере прочности. Не следует оказывать слишком большое давление на сверло, подавать его нужно плавно, сохраняя низкую скорость сверления металла.

Для качественной обработки изделий необходимо использовать острый режущий инструмент – затупление чаще всего происходит буквально за несколько минут. Его исправность зависит от того, на каких оборотах осуществляется сверление, с какой силой подается сверло, охлаждается ли оно и т. д. Если обрабатываемая деталь сделана не из сплава алюминия, сверло в любом случае быстро станет непригодным.

Прежде чем приступать к сверлению металла, острием кернера или дюбеля следует наметить желаемый центр отверстия. Таким образом режущий инструмент не соскользнет при первой подаче. Если полученное углубление не позволяет удержать сверло, имеющее большой диаметр, необходимо сделать его шире, используя меньшее сверло.

Чтобы обеспечить лучшее сверление, можно капнуть машинным маслом в место, намеченное кернером, или обработать им край режущего инструмента. Так у вас легче получится выполнить работу, обеспечив сверлу охлаждение. Кроме того, применяя машинное масло, вы продлеваете работоспособность режущего инструмента – затупление наступит не так быстро, сверло не придется часто точить. Для охлаждения подходят и другие жидкости: керосин, мыльная вода, специальная эмульсия.

Часть специалистов рекомендуют использовать свиное сало для смазки и охлаждения режущего инструмента для сверления металла. Растопленный вращением сверла кусок сала смазывает и охлаждает его. Однако ни один способ не сравнится по простоте и удобству использования с мыльной водой. Ее применение позволяет избежать загрязнений. Хватит одной капли, нанесенной на сверло перед началом работ. Режущий инструмент также можно обрабатывать мыльным раствором в процессе сверления.

Читайте также: «Контактная сварка»

Большая подача при высверливании сквозных отверстий может привести к образованию заусенца (грата) на противоположной стороне изделия – боковые резцы сверла станут цепляться за него. Из-за этого сверло способно резко заблокироваться и сломаться, может отколоться резец. Кроме того, в такой ситуации режущий инструмент тупится сильнее всего. Подобная остановка негативно влияет и на саму дрель.

Если осуществлять малую подачу сверла, приближаясь к противоположной стороне изделия, можно исключить образование заусенцев. Также избежать их появления получится, если плотно прижать обрабатываемое изделие к деревянному брусу, подложенному снизу. Еще эффективнее будет использовать вместо бруса металлическую пластину аналогичной или меньшей твердости, чем сама деталь, – ее также необходимо плотно прижать к месту, где заканчивается сверление отверстия в металле.

В большинстве случаев высверливать отверстия необходимо в стальных изделиях. Однако зачастую возникает необходимость в сверлении других металлов – его следует выполнять с учетом некоторых особенностей. К примеру, алюминию свойственно обволакивать режущий инструмент, что осложняет его прохождение внутрь углубления, диаметр получаемого отверстия при этом становится больше.

При необходимости высверлить отверстие в алюминиевой детали с высокой точностью (к примеру, этого требует резьба) обязательно обрабатывать режущий инструмент охлаждающей жидкостью и как можно чаще удалять с него стружку.

Читайте также: «Сварка медных проводов: разбираемся в технологии»

Обработка серого чугуна не вызывает особых трудностей, охлаждать и смазывать сверло не нужно. Однако высверливание отверстий в чугунных изделиях имеет свои нюансы. Для серого чугуна высокой прочности необходимо использовать режущие инструменты из твердых сплавов. В структуре белого чугуна преобладает цементит, придающий ему особую твердость, поэтому для его обработки следует использовать высокопрочное сверло.

Сверление больших отверстий в металле нужно осуществлять в несколько подходов. Сперва следует использовать тонкое сверло, далее расширить углубление более крупным сверлом. К примеру, чтобы получить отверстие 12 мм, лучше поэтапно использовать сверла диаметром 5 мм, 10 мм, 12 мм.

Необходимо вовремя осуществлять заточку сверл. Желательно с этой целью использовать специальное приспособление. Важно внимательно следить за тем, чтобы край режущего инструмента был симметричным – его кромки должны быть одной длины и сходиться точно в центре. В ином случае будут получаться отверстия большего диаметра.

Типовые сверла имеют угол между режущими кромками 118 градусов. Сверла по алюминию имеют угол 130–140 градусов, по мягкой бронзе и красной меди – 125–130 градусов. Но для перечисленных металлов можно использовать и стандартные сверла.

Читайте также: «Технология сварки сталей»

Если отверстие не должно иметь наклона, подавать сверло следует строго перпендикулярно к поверхности изделия. В большей степени это важно при обработке полых изделий или деталей с тонкими стенами, чем тонких листов металла. Трубы зачастую обрабатываются со смещением входных и выходных отверстий, причем угол смещения напрямую зависит от диаметра трубы.

Обеспечить вертикальное сверление на глаз не так просто. Для этого можно использовать готовые или сделанные своими руками кондукторы, а также другие приспособления для сверления металла, задающие режущему инструменту вертикальное направление.

Последовательность действий и соблюдение перечисленных правил позволит избежать сложностей при сверлении любых отверстий в металле. Следование приведенным советам способствует увеличению срока эксплуатации режущих инструментов. Необходимо осуществлять подачу сверла на малых оборотах и применять охлаждающую жидкость для поддержания его в рабочем состоянии.