«Сверление, зенкование, зенкерование и развертывание отверстий»
В работе слесаря по изготовлению, ремонту или сборке деталей механизмов и машин часто возникает необходимость получения в этих деталях самых различных отверстий. Для этого производят операции сверления, зенкования, зенкерования и развертывания отверстий.
Сущность данных операций заключается в том, что процесс резания (снятия слоя материала) осуществляется вращательным и поступательным движениями режущего инструмента (сверла, зенкера и т. д.) относительно своей оси. Эти движения создаются с помощью ручных (коловорот, дрель) или механизированных (электрическая дрель) приспособлений, а также станков (сверлильных, токарных и т.д.).
Сверление — это один из видов получения и обработки отверстий резанием с помощью специального инструмента — сверла.
Как и любой другой режущий инструмент, сверло работает по принципу клина. По конструкции и назначению сверла делятся на перовые, спиральные, центровочные и др. В современном производстве применяются преимущественно спиральные сверла и реже специальные виды сверл.
На направляющей части расположены 2 винтовые канавки, по которым отводится стружка в процессе сверления. Направление винтовых канавок обычно правое. Левые сверла применяются очень редко. Узкие полосочки на цилиндрической части сверла называются ленточками. Они служат для уменьшения трения сверла о стенки отверстия (сверла диаметром 0,25–0,5 мм выполняются без ленточек).
Режущую частьсверла образуют 2 кромки, расположенные под определенным углом друг к другу (угол при вершине). Величина угла зависит от свойств обрабатываемого материала. Для стали и чугуна средней твердости он составляет 116–118°.
Хвостовикслужит для закрепления сверла в шпинделе станка или сверлильном патроне и может быть конической или цилиндрической формы. Конический хвостовик имеет на конце лапку, которая служит упором при выталкивании сверла из гнезда.
Шейкасверла соединяет рабочую часть и хвостовик и служит для выхода абразивного круга в процессе шлифования сверла при его изготовлении. На шейке обычно проставляется марка сверла.
Изготавливаются сверла преимущественно из быстрорежущей стали или твердых спеченных сплавов марок ВК6, ВК8 и Т15К6. Из таких сплавов делается только рабочая (режущая) часть инструмента.
В процессе работы режущая кромка сверла притупляется, поэтому сверла периодически затачивают.
Сверлами производят не только сверление глухих (засверливание) и сквозных отверстий, т.е. получение этих отверстий в сплошном материале, но и рассверливание — увеличение размера (диаметра) уже полученных отверстий. Перовые сверла являются наиболее простыми по конструкции. Они применяются при обработке твердых поковок, а также ступенчатых и фасонных отверстий.
Особую группу сверл составляют центровочные сверла, предназначенные для обработки центровых отверстий. Они бывают простые, комбинированные, комбинированные с предохранительным конусом. Простые спиральные сверла отличаются от обычных спиральных сверл только меньшей длиной их рабочей части, так как ими производится сверление отверстий небольшой длины. Они применяются при обработке высокопрочных материалов, в то время как комбинированные сверла часто ломаются.
Зенкованием называется обработка верхней части отверстий в целях получения фасок ил цилиндрических углублений, например, под потайную головку винта или заклепки.
Выполняется зенкование с помощью зенковок или сверлом большего диаметра;
Зенкерование — это обработка отверстий, полученных; литьем, штамповкой или сверлением, для придания им цилиндрической формы, повышения точности и качества поверхности. Зенкерование выполняется специальными инструментами— зенкерами.
Зенкеры могут быть с режущими кромками на цилиндрической или конической поверхности (цилиндрические и конические зенкеры), а также с режущими кромками, расположенными на торце (торцовые зенкеры). Для обеспечения целостности обрабатываемого отверстия и зенкера на торце зенкера иногда делают гладкую цилиндрическую направляющую часть. 
Зенкерование может быть процессом окончательной обработки или подготовительным к развертыванию. В последнем случае при зенкеровании оставляют припуск на дальнейшую обработку.
Развертывание — это чистовая обработка отверстий. По своей сущности она подобна зенкерованию, но обеспечивает более высокую точность и малую шероховатость обработки поверхности отверстий.
Инструмент для развертывания отверстий – развертка. Ручные развертки на своей хвостовой части имеют квадратный конец для вращениия их с помощью воротка. На машинных развертках хвостовик конусный.
Для обработки конических отверстий используют комплект конических разверток из трех штук: черновой (обдирочной), промежуточной и чистовой. Гладкие цилиндрические отверстия обрабатывают развертками с прямыми канавками. Если же в отверстии имеется шпоночный паз, то для его развертывания применяют инструменты со спиральными канавками.
При работе на сверлильных станках применяют различные приспособления для закрепления заготовок и режущего инструмента.
Машинные тиски — приспособление для закрепления заготовок разного профиля. Они могут иметь сменные губки для зажима деталей сложной формы.
Призмы служат для закрепления цилиндрических заготовок.
В сверлильных патронах закрепляют режущие инструменты с цилиндрическими хвостовиками.
С помощью переходных втулок устанавливают режущие инструменты, у которых размер конуса хвостовика меньше размера конуса шпинделя станка.
На сверлильных станках могут выполняться все основные операции по получению и обработке отверстий сверлением, зенкованием, зенкерованием и развертыванием.
Вертикально-сверлильные станки применяются для сверления отверстий диаметром до 75 мм. Они могут обеспечивать операции рассверливания, зенкерования, развертывания и нарезания резьбы.
Настольно-сверлильные станки используются для сверления в мелких деталях отверстий диаметром до 12 мм.
Техника безопасности при сверлении металла:
— Работай на исправном сверлильном станке (исправные защитные ограждения, заземление, надежность установки патрона на шпинделе станка).
— Надежно закрепи обрабатываемую деталь на столе сверлильного станка.
— На время сверления одень головной убор, проследи, чтобы все пуговицы на одежде были застегнуты.
— Не держи руками заготовку во время сверления.
Сверление отверстий в металле: способы, инструменты, полезные советы
Работа по сверлению отверстий в металле, в зависимости от вида отверстий и свойств металла, может выполняться разным инструментом и с использованием различных приёмов. О способах сверления, инструментарии, а также о технике безопасности при выполнении этих работ мы хотим вам рассказать.
Сверление отверстий в металле может понадобиться при ремонте инженерных систем, бытовой техники, автомобиля, создании конструкций из листовой и профильной стали, конструировании поделок из алюминия и меди, при изготовлении плат для радиоаппаратуры и во многих других случаях. Важно понимать, какой инструмент нужен для каждого вида работ, чтобы отверстия получились нужного диаметра и в строго намеченном месте, и какие меры безопасности помогут избежать травм.
Инструменты, приспособления, сверла
Основными инструментами для сверления являются ручные и электрические дрели, а также, при возможности, сверлильные станки. Рабочий орган этих механизмов — сверло — может иметь различную форму.
Производство свёрл различной конструкции нормируется многочисленными ГОСТами. Свёрла до Ø 2 мм не имеют маркировку, до Ø 3 мм — на хвостовике указано сечение и марка стали, большие диаметры могут содержать дополнительную информацию.
Свёрла отличаются не только диаметром, но и длиной — производятся короткие, удлинённые и длинные. Важной информацией является и предельная твёрдость обрабатываемого металла. Хвостовик свёрл может быть цилиндрическим и коническим, что следует иметь в виду при подборе сверлильного патрона или переходной втулки.
1. Сверло с цилиндрическим хвостовиком. 2. Сверло с коническим хвостовиком. 3. Сверло с мечиком для резьбы. 4. Центровое сверло. 5. Сверло с двумя диаметрами. 6. Центровочное сверло. 7. Коническое сверло. 8. Коническое многоступенчатое сверло
Различные типы заточки сверла. 1. Для жёсткой стали. 2. Для нержавеющей стали. 3. Для меди и медных сплавов. 4. Для алюминия и алюминиевых сплавов. 5. Для чугуна. 6. Бакелит
Для закрепления деталей перед сверлением используют тиски, упоры, кондукторы, уголки, прихваты с болтами и другие приспособления. Это не только требование безопасности, так на самом деле удобнее, и отверстия получаются более качественные.
Для снятия фасок и обработки поверхности канала пользуются зенковкой цилиндрической или конической формы, а для наметки точки под сверление и чтобы сверло «не соскочило» — молоток и кернер.
Совет! Лучшими свёрлами до сих пор считаются выпущенные в СССР — точное следование ГОСТ по геометрии и составу металла. Хороши и немецкие Ruko с титановым напылением, а также свёрла от Bosch — проверенное качество. Хорошие отзывы о продукции Haisser — мощные, как правило, большого диаметра. Достойно показали себя свёрла «Зубр», особенно серии «Кобальт».
Режимы сверления
Очень важно правильно закрепить и направить сверло, а также выбрать режим резания.
При выполнении отверстий в металле сверлением важными факторами являются количество оборотов сверла и усилие на подачу, прилагаемое к сверлу, направленное по его оси, обеспечивающее заглубление сверла при одном обороте (мм/об). При работе с различными металлами и свёрлами рекомендуются различные режимы резания, причём чем твёрже обрабатываемый металл и чем больше диаметр сверла, тем меньше рекомендуемая скорость резания. Показатель правильного режима — красивая, длинная стружка.
Воспользуйтесь таблицами, чтобы правильно выбрать режим и не затупить сверло преждевременно.
Таблица 1. Рекомендуемые скорости резания отверстий L/D ≤ 3, приведённые для быстрорежущей стали средней твёрдости
| Подача S0, мм/об | Диаметр сверла D, мм | |||||||||
| 2,5 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 146 | 20 | 25 | 32 | |
| Скорость резания v, м/мин | ||||||||||
| При сверлении стали | ||||||||||
| 0,06 | 17 | 22 | 26 | 30 | 33 | 42 | — | — | — | — |
| 0,10 | — | 17 | 20 | 23 | 26 | 28 | 32 | 38 | 40 | 44 |
| 0,15 | — | — | 18 | 20 | 22 | 24 | 27 | 30 | 33 | 35 |
| 0,20 | — | — | 15 | 17 | 18 | 20 | 23 | 25 | 27 | 30 |
| 0,30 | — | — | — | 14 | 16 | 17 | 19 | 21 | 23 | 25 |
| 0,40 | — | — | — | — | — | 14 | 16 | 18 | 19 | 21 |
| 0,60 | — | — | — | — | — | — | — | 14 | 15 | 11 |
| При сверлении чугуна | ||||||||||
| 0,06 | 18 | 22 | 25 | 27 | 29 | 30 | 32 | 33 | 34 | 35 |
| 0,10 | — | 18 | 20 | 22 | 23 | 24 | 26 | 27 | 28 | 30 |
| 0,15 | — | 15 | 17 | 18 | 19 | 20 | 22 | 23 | 25 | 26 |
| 0,20 | — | — | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 |
| 0,30 | — | — | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 19 |
| 0,40 | — | — | — | — | 14 | 14 | 15 | 16 | 16 | 17 |
| 0,60 | — | — | — | — | — | — | 13 | 14 | 15 | 15 |
| 0,80 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | 13 |
| При сверлении алюминиевых сплавов | ||||||||||
| 0,06 | 75 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 0,10 | 53 | 70 | 81 | 92 | 100 | — | — | — | — | — |
| 0,15 | 39 | 53 | 62 | 69 | 75 | 81 | 90 | — | — | — |
| 0,20 | — | 43 | 50 | 56 | 62 | 67 | 74 | 82 | – | – |
| 0,30 | — | — | 42 | 48 | 52 | 56 | 62 | 68 | 75 | — |
| 0,40 | — | — | — | 40 | 45 | 48 | 53 | 59 | 64 | 69 |
| 0,60 | — | — | — | — | 37 | 39 | 44 | 48 | 52 | 56 |
| 0,80 | — | — | — | — | — | — | 38 | 42 | 46 | 54 |
| 1,00 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | 42 |
Таблица 2. Поправочные коэффициенты
| Наименование и марка обрабатываемого материала | Твёрдость НВ | Поправочный коэффициент | ||
| Быстрорежущими свёрлами | Твердосплавными свёрлами | |||
| Сталь углеродистая качественная конструкционная | ||||
| 10, 15, 20 | 156 | 1,2 | 1,2 | |
| 30, 35, 40 | 143-207 | 1,3 | 1,2 | |
| 170-229 | 1,2 | 1,3 | ||
| 207-269 | 0,8 | 1,0 | ||
Таблица 3. Обороты и подача при различном диаметре сверла и сверлении углеродистой стали
| Диаметр сверла, мм | Число оборотов, об/мин | Подача, мм/об |
| до 5 | 2000-1300 | 0,10-0,20 |
| 5-10 | 1300-700 | 0,15-0,30 |
| 11-15 | 700-400 | 0,20-0,40 |
| 16-20 | 400-300 | 0,25-0,45 |
| 20-30 | 300-200 | 0,40-0,60 |
Таблица 4. Рекомендации при сверлении аустенитной стали (наиболее сложно обрабатываемой)
| Диаметр сверла, мм | Число оборотов, об/мин | Подача, мм/об |
| 1,59 | 1500 | 0,025 |
| 3,18 | 800 | 0,065 |
| 6,35 | 400 | 0,125 |
| 12,70 | 150 | 0,280 |
| 20,64 | 180 | 0,255 |
| 25,40 | 150 | 0,280 |
Виды отверстий в металле и способы их сверления
Отверстия под резьбу требуют определения диаметров с допусками, установленными в ГОСТ 16093–2004. Для распространённых метизов расчёт приведен в таблице 5.
Таблица 5. Соотношение метрической и дюймовой резьбы, а также подбор размера отверстия для засверливания
| Метрическая резьба | Дюймовая резьба | Трубная резьба | |||||||
| Диаметр резьбы | Шаг резьбы, мм | Диаметр отверстия под резьбу | Диаметр резьбы | Шаг резьбы, мм | Диаметр отверстия под резьбу | Диаметр резьбы | Диаметр отверстия под резьбу | ||
| мин. | макс. | мин. | макс. | ||||||
| М1 | 0,25 | 0,75 | 0,8 | 3/16 | 1,058 | 3,6 | 3,7 | 1/8 | 8,8 |
| М1,4 | 0,3 | 1,1 | 1,15 | 1/4 | 1,270 | 5,0 | 5,1 | 1/4 | 11,7 |
| М1,7 | 0,35 | 1,3 | 1,4 | 5/16 | 1,411 | 6,4 | 6,5 | 3/8 | 15,2 |
| М2 | 0,4 | 1,5 | 1,6 | 3/8 | 1,588 | 7,7 | 7,9 | 1/2 | 18,6 |
| М2,6 | 0,4 | 2,1 | 2,2 | 7/16 | 1,814 | 9,1 | 9,25 | 3/4 | 24,3 |
| М3 | 0,5 | 2,4 | 2,5 | 1/2 | 2,117 | 10,25 | 10,5 | 1 | 30,5 |
| М3,5 | 0,6 | 2,8 | 2,9 | 9/16 | 2,117 | 11,75 | 12,0 | — | — |
| М4 | 0,7 | 3,2 | 3,4 | 5/8 | 2,309 | 13,25 | 13,5 | 11/4 | 39,2 |
| М5 | 0,8 | 4,1 | 4,2 | 3/4 | 2,540 | 16,25 | 16,5 | 13/8 | 41,6 |
| М6 | 1,0 | 4,8 | 5,0 | 7/8 | 2,822 | 19,00 | 19,25 | 11/2 | 45,1 |
| М8 | 1,25 | 6,5 | 6,7 | 1 | 3,175 | 21,75 | 22,0 | — | — |
| М10 | 1,5 | 8,2 | 8,4 | 11/8 | 3,629 | 24,5 | 24,75 | — | — |
| М12 | 1,75 | 9,9 | 10,0 | 11/4 | 3,629 | 27,5 | 27,75 | — | — |
| М14 | 2,0 | 11,5 | 11,75 | 13/8 | 4,233 | 30,5 | 30,5 | — | — |
| М16 | 2,0 | 13,5 | 13,75 | — | — | — | — | — | — |
| М18 | 2,5 | 15,0 | 15,25 | 11/2 | 4,333 | 33,0 | 33,5 | — | — |
| М20 | 2,5 | 17,0 | 17,25 | 15/8 | 6,080 | 35,0 | 35,5 | — | — |
| М22 | 2,6 | 19,0 | 19,25 | 13/4 | 5,080 | 33,5 | 39,0 | — | — |
| М24 | 3,0 | 20,5 | 20,75 | 17/8 | 5,644 | 41,0 | 41,5 | — | — |
Сквозные отверстия
Сквозные отверстия пронизывают заготовку полностью, образуя в ней проход. Особенностью процесса является защита поверхности верстака или столешницы от выхода сверла за пределы заготовки, что может повредить и само сверло, а также снабдить заготовку «заусенцем» — гартом. Чтобы этого избежать, применяют следующие способы:
Последний способ обязателен при высверливании отверстий «по месту», чтобы не повредить близко расположенные поверхности или детали.
Отверстия в тонколистовом металле вырезаются перовыми свёрлами, потому как спиральное сверло повредит края заготовки.
Глухие отверстия
Такие отверстия выполняются на определённую глубину и не пронизывают заготовку насквозь. Отмерить глубину можно двумя способами:
Некоторые станки снабжены системой автоматической подачи на заданную глубину, после чего механизм останавливается. В процессе сверления может потребоваться несколько раз остановить работу, чтобы удалить стружку.
Отверстия сложной формы
Отверстия, расположенные на краю заготовки (половинчатые) можно выполнять, соединив гранями и зажав тисками две заготовки или заготовку и прокладку и высверлив полное отверстие. Прокладка должна быть выполнена из такого же материала, что и обрабатываемая заготовка, иначе сверло будет «уходить» в сторону наименьшего сопротивления.
Сквозное отверстие в уголке (профильный металлопрокат) выполняют, зафиксировав заготовку в тисках и используя деревянную прокладку.
Сложнее выполнить сверление цилиндрической заготовки по касательной. Процесс разделяется на две операции: подготовка перпендикулярной отверстию площадки (фрезеровка, зенковка) и собственно сверление. Высверливание отверстий в поверхностях, расположенных под углом, также начинают с подготовки площадки, после чего вставляют деревянную прокладку между плоскостями, образуя треугольник, и сверлят отверстие сквозь угол.
Полые детали просверливают, заполнив полость пробкой из древесины.
Отверстия с уступами получают с использованием двух техник:
1. Рассверливание отверстия. 2. Уменьшение диаметра
Отверстия большого диаметра, кольцевое высверливание
Получение отверстий большого диаметра в массивных заготовках, толщиной до 5–6 мм, дело трудоёмкое и затратное. Относительно небольшие диаметры — до 30 мм (максимум 40 мм) можно получить, используя конусные, а лучше ступенчато-конусные свёрла. Для отверстий большего диаметра (до 100 мм) понадобятся полые биметаллические коронки или коронки с твердосплавными зубьями с центровочным сверлом. Причём мастера традиционно в этом случае рекомендуют Bosch, в особенности на твёрдом металле, например, стали.
Такое кольцевое высверливание менее энергозатратное, но может быть более затратным финансово. Помимо свёрл важна мощность дрели и возможность работы на самых низких оборотах. Причём чем толще металл, тем сильнее захочется выполнить отверстие на станке, а при большом количестве отверстий в листе толщиной более 12 мм лучше сразу искать такую возможность.
В тонколистовой заготовке отверстие большого диаметра получают с помощью узкозубых коронок или фрезой, закреплённой на «болгарке», но края в последнем случае оставляют желать лучшего.
Глубокие отверстия, СОЖ
Иногда требуется выполнить глубокое отверстие. В теории, это такое отверстие, длина которого в пять раз больше диаметра. На практике, глубоким называют сверление, требующее принудительного периодического удаления стружки и применения СОЖ (смазочно-охлаждающих жидкостей).
В сверлении СОЖ нужны в первую очередь для снижения температуры сверла и заготовки, которые нагреваются от трения. Поэтому при получении отверстий в меди, которая обладает высокой теплопроводностью и сама способна отводить тепло, СОЖ можно не применять. Относительно легко и без смазки сверлится чугун (кроме высокопрочных).
На производстве в качестве СОЖ применяют индустриальные масла, синтетические эмульсии, эмульсолы и некоторые углеводороды. В домашних мастерских можно использовать:
Универсальная охлаждаемая жидкость может быть приготовлена самостоятельно. Для этого нужно растворить 200 г мыла в ведре воды, добавить 5 ложек машинного масла, можно отработанного, и прокипятить раствор до получения мыльной однородной эмульсии. Некоторые мастера для снижения трения используют свиное сало.
| Обрабатываемый материал | Смазочно-охлаждающая жидкость |
| Сталь: | |
| углеродистая | Эмульсия. Осернённое масло |
| конструкционная | Осернённое масло с керосином |
| инструментальная | Смешанные масла |
| легированная | Смешанные масла |
| Чугун ковкий | 3-5%-ная эмульсия |
| Чугунное литье | Без охлаждения. 3-5%-ная эмульсия. Керосин |
| Бронза | Без охлаждения. Смешанные масла |
| Цинк | Эмульсия |
| Латунь | Без охлаждения. 3-5%-ная эмульсия |
| Медь | Эмульсия. Смешанные масла |
| Никель | Эмульсия |
| Алюминий и его сплавы | Без охлаждения. Эмульсия. Смешанные масла. Керосин |
| Нержавеющие, жаропрочные сплавы | Смесь из 50% осернённого масла, 30% керосина, 20% олеиновой кислоты (или 80% сульфофрезола и 20% олеиновой кислоты) |
| Волокнит, винипласт, оргстекло и так далее | 3-5%-ная эмульсия |
| Текстолит, гетинакс | Обдувка сжатым воздухом |
Глубокие отверстия могут быть выполнены сплошным и кольцевым сверлением, причём в последнем случае центральный стержень, образованный вращением коронки, выламывают не целиком, а частями, ослабив его дополнительными отверстиями малого диаметра.
Сплошное сверление выполняется в хорошо зафиксированной заготовке спиральным сверлом, в каналы которого подается СОЖ. Периодически, не останавливая вращение сверла, нужно его извлекать и очищать полость от стружки. Работа спиральным сверлом выполняется поэтапно: сначала берут короткое и надсверливают отверстие, которое затем заглубляют сверлом соответствующего размера. При значительной глубине отверстия желательно пользоваться направляющими кондукторными втулками.
При регулярном высверливании глубоких отверстий можно рекомендовать приобретение специального станка с автоматической подачей СОЖ к сверлу и точной отцентровкой.
С двух сторон вести сверление не рекомендуется — в домашних условиях почти невозможно выполнить операцию качественно.
Сверление по разметке, шаблону и кондуктору
Сверлить отверстия можно по выполненной разметке или без неё — с применением шаблона или кондуктора.
Разметка выполняется кернером. Ударом молотка намечается место для острия сверла. Фломастером тоже можно отметить место, но отверстие нужно ещё и для того, чтобы острие не сдвигалось от намеченной точки. Работа выполняется в два этапа: предварительное сверление, контроль отверстия, окончательное сверление. Если сверло «ушло» от намеченного центра, узким зубилом делаются насечки (канавки), направляющие острие в заданное место.
Для определения центра цилиндрической заготовки пользуются квадратным кусочком жести, согнутым под 90° так, чтобы высота одного плеча составляла приблизительно один радиус. Прикладывая уголок с разных сторон заготовки, проведите карандашом вдоль края. В результате у вас образуется область вокруг центра. Найти центр можно по теореме — пересечением перпендикуляров от двух хорд.
Шаблон нужен при выполнении серии однотипных деталей с несколькими отверстиями. Им удобно пользоваться для пачки тонколистовых заготовок, соединённых струбциной. Так одновременно можно получить несколько просверленных заготовок. Вместо шаблона иногда используют чертёж или схему, например, при изготовлении деталей для радиоаппаратуры.
Кондуктором пользуются, когда очень важна точность выдерживания расстояний между отверстиями и строгая перпендикулярность канала. При сверловке глубоких отверстий или при работе с тонкостенными трубками кроме кондуктора могут применяться направляющие, фиксирующие положение дрели относительно поверхности металла.
Безопасность, общие советы
При работе с электроинструментом важно помнить о безопасности человека и не допускать преждевременного износа инструмента и возможного брака. В связи с этим мы собрали некоторые полезные советы:
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов