Сверление является одним из самых распространённых методов получе­ния отверстия. Режущим инструментом служит сверло, с помощью которого получают отверстие в сплошном материале или увеличивают диаметр ранее просверленного отверстия (рассверливание). Движение резания при свер­лении - вращательное, движение подачи - поступательное. Режущая часть сверла изготовляется из инструментальных сталей (Р18, P12, P6M5 и др.) и из твердых сплавов. По конструкции различают свёрла: спиральные, с прямыми канавками, перовые, для глубоких отверстий, для кольцевого сверления, центровочные и специальные комбинированные. К конструктив­ным элементам относятся: диаметр сверла D , угол режущей части (угол при вершине), угол наклона винтовой канавки w, геометрические пара­метры режущей части сверла, т.е. соответственно передний g и задний a углы и угол резания d, толщина сердцевины d (или диаметр сердцевины), толщина пера (зуба) b , ширина ленточки f , обратная конусность j 1 , форма режущей кромки и профиль канавки сверла, длина рабочей части l o , общая длина сверла L .

Рис. 5.10. Передний и задний углы сверла

Наибольшее значение угол g имеет на периферии сверла, где в плос­кости, параллельной оси сверла, он равен углу наклона винтовой канавки w. Наименьшее значение угол g имеет у вершины сверла. На поперечной кромке угол g имеет отрицательное значение, что создаёт угол резания больше 90°, а, следовательно, и тяжелые условия работы. Такое резкое из­менение переднего угла вдоль всей длины режущей кромки является боль­шим недостатком сверла, так как это вызывает более сложные условия об­разования стружки. На периферии сверла, где небольшая скорость резания и наибольшее тепловыделение, необходимо было бы иметь и наибольшее те­ло зуба сверла. Большой же передний угол уменьшает угол заострения, что приводит к более быстрому нагреву этой части сверла, а, следова­тельно, и к наибольшему износу.

Задний угол a - угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке к окружности ее вращения вокруг оси сверла. Этот угол принято рассматри­вать в плоскости, касательной к цилиндрической поверхности, на которой лежит рассматриваемая точка режущей кромки.

Для точки, находящейся на периферии сверла, задний угол в нормаль­ной плоскости Б-Б может быть определён по формуле

tga н =tga sinj (5.15)

Действительное значение заднего угла во время работы иное по срав­нению с тем углом, который мы получили при заточке и измерили в стати­ческом состоянии. Это объясняется тем, что сверло во время работы не только вращается, но и перемещается вдоль оси. Траекторией движения точки будет не окружность (как это принимают при измерении угла), а некоторая винтовая линия, шаг которой равен подаче свёрла в миллимет­рах за один его оборот. Таким образом, поверхность резания, образуе­мая всей режущей кромкой, представляет собой винтовую поверхность, касательная к которой и будет действительной плоскостью резания.

Рис. 5.12. Углы режущих кромок сверла в процессе резания

Он меньше угла, измеренного в статическом состоянии, на некоторую величину m:

a’= a - m (5.16)

tgm =s /pD (5.17)

Чем меньше диаметр окружности, на которой находится рассматривае­мая точка режущей кромки, и чем больше подача s тем больше угол m и меньше действительный задний угол a’.

Действительный же передний угол в процессе резания g’ соответс­твенно будет больше угла g измеренного после заточки в статическом состоянии:

g’=g +m (5.18)

Чтобы обеспечить достаточную величину заднего угла в процессе ре­зания в точках режущей кромки, близко расположенных к оси сверла, а также для получения более или менее одинакового угла заострения зуба вдоль всей длины режущей кромки, задний угол заточки делается: на пе­риферии 8 -14°, у сердцевины 20 - 27°, задний угол на ленточках сверла 0°.

Кроме переднего и заднего углов, сверло характеризуется углом наклона винтовой канавки w, углом наклона поперечной кромки y, углом при вершине 2j, углом обратной конусности j 1 . Угол w = 18-30°, y=55°, j 1 = 2-3°, у свёрл из инструментальных сталей 2j = 60-140°.

Спиральное сверло имеет ряд особенностей, отрицательно влияющих на протекание процесса стружкообразования при сверлении:

а) уменьшение переднего утла, в различных точках режущих кромок по мере приближения рассматриваемой точки к оси сверла,

б) неблагоприятные условия резания у поперечной кромки (так как
угол резания здесь больше 90°),

в) отсутствие заднего угла у ленточек сверла, что создает большое
трение об обработанную поверхность.

Для облегчения процесса стружкообразования и повышения режущих свойств сверла производят двойную заточку сверла и подточку перемычки и ленточки.

Сверло – это металлический слесарный режущий инструмент, крайне необходимый для получения аккуратных округлых отверстий разных глубин и диаметров в твердых материалах.

Само по себе сверло в руке человека, конечно, просто инструментальная часть, вручную им воспользоваться банально невозможно. Сверло вставляется в дрель или перфоратор, которые придают сверлу необходимую вращательную силу. В 21 веке весь инструмент уже имеет электрический привод, достаточно легонько нажать на клавишу и двигатель инструмента за секунды обеспечит выполнение поставленной задачи. А когда-то дрели были ручные. Но сейчас не о них. Так вот, сверла способны не только проделать новое отверстие (просверлить/сверление), но и расширить уже существующее (это уже называется рассверлить/рассверливание) либо увеличить глубину (засверлить/засверливание). На этом общая часть о сверлах как бы и заканчивается, потому как название то одно – сверло, но его назначения самые разные, его конструкционные формы, металл изготовления и рабочие материалы, покрытия – это темы для расширенного разговора.

Как природные стихии подразделяются на воду, воздух, землю и огонь, так сверлам подвластны дерево, металл, бетон и стекло. Чтобы твердый материал «победить» и сделать это очень аккуратно, не разрушив ни рабочую поверхность, ни сам инструмент, специально разрабатывались конструкции свёрл под каждый.

Но прежде, чем подробнее рассмотреть эти 4 типа свёрл, сначала стоит коснуться основных параметров, конструкционных видов.

Итак, разновидности сверла по видам и формам:

- сверло ВИНТОВОЕ или спиральное, название говорит само за себя, рабочая часть сверла выполнена в виде двух зубьев, завитых по спирали, вращаясь сверло словно вгрызается в материал, выталкивая на поверхность стружку. Используется чаще всего в быту и при ремонтных работах, имеет длину до 27,5 см, а диаметр сверла разнится от 0,1мм до 8см. Спиральным сверлом можно работать прежде всего по дереву, но не только по нему. Спиральные сверла по дереву, металлу и бетону отличаются прежде всего формой наконечника.

- сверло ПЕРЬЕВОЕ или перовое (перка), название тоже определено формой, это плоское сверло, режущая часть напоминает пику и далее лопатку, предназначено для высверливания глубоких и больших отверстий.

- сверло КОЛЬЦЕВОЕ или корончатое, за счет того, что внутри оно полое, получается высверливать отверстия в виде окружностей или иначе «кольца», их еще называют коронка. Высверливается коронка зубьями, количество которых от 3 до пары десятков, в зависимости от вида сверла, его диаметра.

- сверло ЦЕНТРОВОЧНОЕ это особая группа, применяют для сверления и обработки центровых отверстий в особо прочных материалах, отличаются небольшими показателями длины и диаметров.

- сверло ОДНОСТОРОННЕГО РЕЗАНИЯ применяют для обеспечения особо точного размера, просто идеального. Это сверло режет только одной стороной.

- сверло КОНУСНОЕ применяется для тонких материалов, к примеру листового металла до 4мм или пластика, или гипсокартона. Обеспечивают точность отверстий и заменяют собой целый ряд инструментов (к примеру, ступенчатые сверла), не требуется центрирующий элемент. Наконечник сверла имеет очень острую форму и легко врезается в материал даже повышенной плотности, скорость вращения высока. Конусным сверлом можно не только высверлить новое отверстие, но и отшлифовать старое. А еще конусное сверло возможно применять не только в мощном профессиональном инструменте, но и в портативном, и даже в ручном.

Свёрла ДЛЯ ГЛУБОКОГО СВЕРЛЕНИЯ: выделим подгруппу специальных свёрл, которые необходимы для сверления отверстий большой глубины и серьезных диаметров, к примеру, когда диаметр необходимого отверстия равен 5-7, а то всем десяти диаметрам самого сверла. Это очень трудоёмкий процесс, учитывая объём работы, твёрдость материала, необходимость очистки отверстия выводом стружки из него и охлаждения накаливаемого сверла, при этом соблюсти максимальную точность направления и избежать заклинивания. Эти сверла имеют два винтовых канала либо внутри сверла, либо в припаянных трубках, по которым подается специальная охлаждающая жидкость.

- ПУШЕЧНОЕ (опалубочное, монтажное)

- РУЖЕЙНОЕ (самые совершенные сверла именно для глубинного сверления, но имеют только одну режущую кромку)

- ШНЕКОВОЕ (обеспечивают хорошую очистку от стружки)

- МНОГОКРОМОЧНОЕ (имеет четыре кромочные ленточки)

Хвостовик сверла может иметь форму: цилиндра, конуса, 3-х, 4-х или 6-тигранников или SDS типов

Методы изготовления сверла:

Цельно-металлическое: когда при диаметре до 8мм весь инструмент изготовлен из цельного металлического сырья или из сплавов (тогда до 6мм), но так же цельно. Марки сталей, используемых для этих свёрл Р9, Р9К15, Р18 и называется быстрорежущая сталь.

Сварное: при диаметре инструмента более 8мм используется сварочный метод, который соединяет хвостовую часть из углеродистой стали с режущей частью из стали быстрорежущей.

Для работы по хрупким и невысокой прочности материалам используются сверла с элементами из особо твердых сплавов (пластины, зубья, наконечники...в том числе сборные сверла) и абразивного напыления (алмазная крошка).

Сверла имеют разные формы исполнения, их десятки. Наконечники от очень острого до совершенно тупого Режущие стороны от одной до нескольких. Канавки могут быть винтовыми и прямыми, скошенными и совсем без них. Назначение сверла напрямую зависит от поставленных рабочих задач. К примеру, по форме и размеру требуемого отверстия сверло может быть квадратного, цилиндрического, конического или ступенчатого типов.

Покрытие сверла

Алмазная крошка. Равных им по прочности на планете Земля нет. Самые прочные свёрла хороши при работе с природным камнем, керамогранитом.

TiCN карбонитрид титана

TiAlN титано-алюминиевый нитрид

TiN нитрид-титановое керамическое покрытие тоже достаточно прочное, хоть и уступающее двум собратьям выше, которые продлевают срок эксплуатации инструмента минимум в 5 раз, но все же тройной срок тоже отлично! Точить сверла с такими покрытиями нельзя иначе будет утрачен весь смысл.

Оксидная плёнка. Самый бюджетный вид покрытия, позволяющее сохранять инструмент от коррозии и позволяет избегать перегрева. Срок службы свёрл с оксидным покрытием дольше, чем у простого необработанного сверла.

Сверло по металлу

При работе со сталью, чугуном, цветными металлами используются винтовые (спиральные) свёрла. Сверло врезается в метал и по канавкам выводится стружка. Имея одну форму рабочей поверхности, сверла по металлу отличаются формой хвостовой части или хвостовика. Это может быть и шестигранник, и конус, и цилиндр, от формы зависит способ крепления сверла в инструмент. Отличаются сверла и по качеству металла, которое в некоторых случаях можно оценить даже просто внешне, по цвету свёрл. Непривлекательный серый цвет имеют изделия невысокого качества. Так называемое классическое недорогое сверло

А черный цвет, наоборот, уже говорит о прочности, так как по технологии производства сверло в конце подверглось обработке перегретым паром. А инструмент, обработанный способом отпуска, имеет лёгкий золотой оттенок. Свёрла с явной позолотой покрыты нитридом титана, что делает его в разы дороже простеньких свёрл, но и долговечным за счет снижения показателей трения.

Твердосплавные материалы невозможно «победить» мягким сверлом, соответственно по жаропрочной стали и иным металлам работают твердосплавным сверлом. Не так давно появилось такое отличное конструкционное решение свёрл как ступенчатые. Идеально для тонких листовых материалов. Сверло дает отверстия от 0,4 мм до 3,6см. Купить сверло по металлу в Москве можно в ВоКа групп.

Сверло по дереву

Со сверлом по дереву знаком чуть ли не каждый человек в стране (не беремся судить обо всем мире, но и это похоже на правду). Небольшие и неглубокие дырочки в деревянной плите успешно делают обычные спиральные сверла по металлу с диаметром до 12мм. Но если задача состоит в обеспечении более крупных отверстий, то уже нужна точность и специальный для этого инструмент из легированной и углеродистой стали (по металлу эти марки стали не работают). ВоКа групп предлагает сверла по дереву:

Сверло спиральное по дереву обеспечивает аккуратные отверстия малого и среднего диаметров (если брать сверло по металлу, то отверстие получится не столь аккуратным, с шероховатостями)

Сверло винтовое или витое обеспечит достаточно глубокое и очень гладкое отверстие за счет острой кромки и вывода стружки по типу шнека.

Сверло перьевое обеспечивает отверстия диаметром до 25мм и там, где допустимы неаккуратность и относительная неточность. Но цена этого сверла очень невысока, поэтому оптимальный вариант для многих работ.

Сверло кольцевое или коронка по дереву обеспечивает ровненькие отверстия диаметром до 100мм. Коронки по дереву обычно продаются комплектно, куда входят несколько диаметров коронок и один хвостовик для их насадки, а также центровочное сверло и оправка.

Сверло Форстнера способно обеспечить идеально аккуратное углубление или иначе говоря «глухое отверстие» в деревянной плите и других относительно мягких материалах (ламинат, паркет, ДСП, пластик и др) за счет режущих округлых кромок и внутренних резцов, убирающих стружку и не допускающих сколов. Для центрирования в сверле есть острие. Стоит отметить, что Бенжамин Форстнер создал свё сверло более 120 лет назад и с тех пор оно, конечно же, видоизменилось. Но принцип работы тот же. Современное сверло Форстнера вытащивается из углеродистой стали, имеет очень толстые стенки режущей части, что увеличивает время нагрева при работе и срок эксплуатации инструмента в целом. Сверло Форстнера купить в Москве можно под заказ в Вока групп.

Сверло-долото итли сверло с долбняком применяется по древесине, когда необходимо буквально выдолбить отверстия квадратной или прямоугольной формы.

Сверло по бетону/кирпичу

Чтобы успешно и по возможности максимально комфортно (сильные вибрации отнимают силы) работать комфортно по камню, бетону, кирпичу, то есть поверхностям повышенной плотности и твердости, нужно выбирать сверло с наконечником, усиленным победитом. Он специально напаивается из сплава особого состава. Как основной инструмент используется перфоратор, а сверлится отверстие ударно-вращательно. Отверстия небольшого диаметра сверлятся шнековыми сверлами, наконечник сверла по бетону отличается тупой формой.

А отверстия больших диаметров нужно сверлить коронкой, режущая часть которой оснащена специальными впаянными зубьями твёрдого сплава. Коронка фиксируется в перфоратор и при работе используется режим ударного бурения. Алмазное напыление сверла так же вполне подходит, но уже при безударном режиме с охлаждением водой или сухим бурением .

Название «Победитовое сверло» еще не говорит о том, что все они одинаковы, по качеству в том числе. Победит как и любое сырье различается по маркам. Сплав средней мягкости и вовсе мягкий годны для работ по кирпичу и по бетону, а вот для гранита уже никак не подходит, там нужен победит высокого уровня твердости, ну или как минимум среднего. Купить свёрла по бетону и кирпичу можно в Москве, заказать свёрла в ВоКа групп.

Сверло по стеклу/керамике/керамограниту

Чтобы не разрушить полотно стекла, работать по нему нужно с осторожностью и сверлами типа коронок и копья. Наконечник копьеобразного сверла сделан из карбида вольфрама или из победита. Округлые отверстия успешно высверливают коронки с алмазным напылением. Очень-очень осторожно при уверенности в своих навыках по стеклу можно сверлить и инструментом по бетону, но сверло обязательно должно быть очень острым. Можно купить копьевидное сверло в Москве в ВоКа групп. Купить трубчатое сверло с алмазным напылением можно в Москве в ВоКа групп. Купить коронку по стеклу и плитке можно в Москве в ВоКа групп.

Копьевидное сверло по керамической плитке

Трубчатое сверло с абразивным/алмазным напылением

Кольцевое сверло или коронка по плитке и стеклу имеет в основе ту же форму, что и по бетону и кирпичу, но режущая часть сверла не имеет зубьев, оно имеет ровный край с нанесенным алмазным напылением.

По кафелю работают специальными сверлами – балеринами . Удобно, если в плитке нужно вырезать «окошко» определенного диаметра (выставляется по принципу циркуля). Работать при этом нужно аккуратно, без лишнего давления и на малых оборотах. Купить сверла-балеринки можно в Москве в ВоКа групп.

Сверло универсальное

Есть и такие, да. Для отделочно-ремонтных работ ВоКа групп предлагает купить в Москве свёрла с хитроватой заточкой (её называют универсальной), которые успешно работают и с бетоном, и с алюминием, и со сталью, и с пластиком, и с деревом…их так и называют «сверло-универсал». У него и заточка хитрая, которая, кстати, тоже называется универсальной.

Пресс-служба группы компаний ВоКа

Геометрические параметры резца влияют на силы резания и износ режущих кромок лезвия.

Термины и определения элементов резцов приведены в ГОСТ 25751-83.

Геометрические параметры головки резца определяют положение его передних и задних поверхностей относительно основной опорной поверхности.

Угол наклона l главной режущей кромки может быть положительным, отрицательным или равным нулю.От утла l зависят форма стружки, направление ее схода по передней поверхности лезвия и упрочнение.Если главная режущая кромка совпадает с основной плоскостью, проходящей через вершину лезвия, l =0, если направлена вверх, угол l положительный, если вниз, угол l отрицательный.

Главный угол в плане j определяет соотношение между шириной и толщиной среза при постоянных значениях подачи и глубины резания. Вспомогательный угол в плане j 1 рекомендуется при жесткой системе принимать в пределах 10-15°,при нежесткой системе 20-30 о, при обработке деталей с врезанием 30-45 о.

Рис. 10 Рабочая часть резца

Переходную режущую кромку выполняют или по радиусу или в видефаски под углом jо= j/2 и длиной f =0,5...3,0 мм в зависимости от размероврезца,Задний угол на переходнойкромке a о = a.

Рис. 11 Геометрические параметры резца

Главный передний угол g уменьшает деформацию стружки и обрабатываемой поверхности,влияет на величину и направление сил резания, прочность режущей кромки, стойкость резца и качество обработанной поверхности.

Главный задний угол a выбирают взависимости от обрабатываемого материала.

Вспомогательный задний уголa 1 назначают одинаковым с принятым задним углом a . Для отрезных и прорезных рездов a 1 = l - 2°.

Радиус вершты лезвия влияетна работурезца также, как угол j 1 . С увеличением радиусаокругления повышаются качество обработанной поверхности и стойкость резца. Увеличение радиуса возможно толькопри жестких условиях работы во избежание вибраций.

Главная режущая кромка выполняет основную работу резания и теоретически должна быть острой. Практическиже всегда имеется некоторый радиус, называемый радиусом округления режущей кромки r (рис. 12). При работе с малой толщиной среза а радиус округления существенновлияет на процесс резания, так как изменяет передний угол.

Значение радиуса r зависит от зернистости инструментального материала и способа обработки передней и задней поверхностей:

r = 6...8 мкм для резцов из быст­рорежущих сталей, алмазов, СТМ; r = 1,5...17 мкм для резцов с пластинами из твердого сплава и r = 30...40мкм для резпов, оснащенных минерало-керамическими пластинами.

Рис. 12. Форма режушей кромки в поперечом сечен и ее влияние на передний угол

Передняя поверхность лезвия выполняется плоской иликриволинейной. Плоскую поверхность применяют для обработки хрупких и очень твердых материалов, криволинейную - для обработки вязких,мягкихи средней твердости материалов. Передняя поверхность снабжается упрочняющей ленточкой f =0,2...1,0 мм (меньшиезначения-для малых подач). Размеры фасок, канавок зависят от режимов резания и в основном от подачи. Большей подаче соответствуют большие значения f, r .

СВЕРЛА

Сверло - осевой режущий инструмент для образования отверстий в сплошном материале и увеличения диаметра имеющегося отверстия. Сверла являются одним из самых распространенных видов инструментов. В промышленности применяют сверла: спиральные, перовые, одностороннего резания, эжекторные, кольцевого сверления, а также специальные комбинированные. Сверла изготавливают из легированной стали 9ХС, быстрорежущих сталей Р6М5 и др., и оснащенные твердым сплавом ВК6, ВК6-М, ВК8, ВКЮ-М и др.

Спиральные сверла. Спиральные сверла имеют наибольшее распространение и состоят из следующих основных частей: режущей, калибрующей или направляющей, хвостовой и соединительной. Главные режущие кромки сверла (рис. 13) прямолинейны и наклонены к оси сверла под главным углом в плане j .

Рис. 13 Спиральное сверло

Рис.14 Геометрические параметры спирального сверла

Режущая и калибрирующая части сверла составляют ее рабочую часть, на которой образованы две винтовые канавки, создающие два зуба, обеспечивающие процесс резания. На рабочей части сверла (рис. 15) имеется шесть лезвий: два главных (1 - 2 и 1" - 2"), два вспомогательных (1 - 3 и 1" - 3"), расположенных на калибрующей части сверла, которая служит для направления в процессе работы и является запасом на переточку, и два на перемычке (0 - 2 и 0 - 2"). Эти лезвия расположены на двух зубьях и имеют непрерывную пространственную режущую кромку, состоящую из пяти разнонаправленных отрезков (3 - 1 , 1 - 2, 2 - 2", 2" - 1", 1" - 3").

Рис.15 Режущие кромки спирального сверла

Для уменьшения трения об образованную поверхность отверстия и уменьшения теплообразования в процессе работы сверло на всей длине направляющей части имеет занижение по спинке с оставлением у режущей кромки ленточки шириной 0,2 - 2 мм в зависимости от диаметра сверла. Ленточки обеспечивают направление сверла в процессе резания, и только в начале, на длине, равной 0,5 значения подачи, они работают в качестве вспомогательной режущей кромки. Для уменьшения трения при работе на ленточках делают утонение по направлению к хвостовику (обратная конусность 0,03 - 0,12 мм по диаметру на 100 мм длины). Размер утонения зависит от диаметра сверла.

Спиральные сверла из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком изготавливают диаметром от 1 до 20 мм. В зависимости от длины рабочей части сверла делят на короткую (ГОСТ 4010 - 77), среднюю (ГОСТ 10902 - 77) и длинную (ГОСТ 886 - 77 и ГОСТ 12122 -77) серии. Сверла с коническим хвостовиком изготавливают диаметром от 6 до 80 мм (ГОСТ 10903 - 77), удлиненные (ГОСТ 2092 - 77) и длинные (ГОСТ 12121 - 77). Мелкоразмерные сверла диаметром от 0,1 до 1,5 мм для увеличения прочности изготавливают с утолщенным цилиндрическим хвостовиком (ГОСТ 8034 - 76).

Быстрорежущие сверла диаметром свыше 6 - 8 мм делают сварными, хвостовики у этих сверл, а также хвостовики и корпуса у сверл, оснащенных твердым сплавом, изготавливают из стали 45, 40Х, кроме того, для корпусов сверл, оснащенных твердым сплавом, применяют сталь 9ХС и быстрорежущие стали.

Режущая часть сверла. Производительность и стойкость сверла во многом зависят от значения главного угла в плане j . Подобно главному углу в плане проходного резца, угол j сверла влияет на составляющие силы резания, длину режущей кромки и элементы сечения стружки. Обычно на чертежах сверл указывают значение угла при вершине 2 j. С увеличением угла при вершине сверла уменьшается активная длина режущей кромки и увеличивается толщина срезаемого слоя, при этом увеличиваются силы, действующие на единицу длины режущей кромки, что вызывает повышенное изнашивание сверла. При увеличении угла 2j сечение срезаемого слоя остается неизменным, степень его деформации уменьшается, суммарная составляющая силы резания, определяющая крутящий момент, падает. Суммарная осевая сила резания сверла при увеличении угла 2j возрастает. Это объясняется изменением положения относительно оси сверла плоскости N - N, перпендикулярной к режущей кромке, при этом часть сил, действующих на режущую кромку сверла, взаимно уравновешивается.

Передние углы на поперечной режущей кромке при увеличении угла 2j уменьшаются, что ухудшает внедрение этой кромки в материал заготовки и приводит к возрастанию осевых сил при сверлении, при этом возрастает опасность появления продольного изгиба сверла. Увеличение угла при вершине 2j приводит к более плавному изменению передних углов вдоль главной режущей кромки, что улучшает режущие способности сверла и облегчает отвод стружки.

Опыты показывают, что при уменьшении угла 2j от 140° до 90° осевая составляющая силы резания снижается на 40 - 50%, а крутящий момент увеличивается на 25 - 30%.

Сверление является одним из распространенных методов предварительной обработки отверстий на токарных станках. В зависимости от конструкции и назначения различают сверла: спиральные, перовые, для глубокого сверления, центровочные, эжекторные и др. Наибольшее распространение получили спиральные сверла (На рисунке сверла: а - спиральное с коническим хвостовиком, б - спиральное с цилиндрическим хвостовиком, в - для глубокого сверления). Сверло имеет: две главные режущие кромки, образованные пересечением передних винтовых поверхностей канавок, по которым сходит стружка, с задними поверхностями, обращенными к поверхности резания; поперечную режущую кромку (перемычку), образованную пересечением обеих задних поверхностей; две вспомогательные режущие кромки, образованные пересечением передних поверхностей с поверхностью ленточки. Ленточка сверла - узкая полоска на его цилиндрической поверхности, расположенная вдоль винтовой канавки и обеспечивающая направление сверла при резании. Угол наклона винтовой канавки ω угол между осью сверла и касательной к винтовой линии по наружному диаметру сверла (ω=20-30 градусам). Угол наклона поперечной режущей кромки (перемычки) ψ - острый угол между проекциями поперечной и главной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла (ψ=50-55 градусам). Угол режущей части (угол при вершине) 2φ - угол между главными режущими кромками при вершине сверла (φ=118 градусам). Передний угол γ - угол между касательной к передней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и нормалью в той же точке к поверхности вращения режущей кромки вокруг оси сверла. По длине режущей кромки передний угол γ является величиной переменной. Задний угол α - угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке к окружности ее вращения вокруг оси сверла. Задний угол сверла - величина переменная: α=8-14 градусов на периферии сверла и α=20-26 градусов - ближе к центру сверла.

Рис. 1 Части сверла

Основные части сверла. Режущая часть (рис.1). Калибрующая (направляющая, транспортирующая) часть. Эти две части образуют рабочую часть сверла. Соединительная часть (шейка). Хвостовая часть.

Рабочая часть совместно с режущей и калибрующей частями образует две винтовые канавки и два зуба (пера), обеспечивающих процесс резания.

Калибрующая часть сверла, предназначенная для удаления стружки из зоны резания. Калибрующая часть по всей своей длине имеет ленточку и совместно с ней служит для направления сверла в отверстии.

Шейка у сверл служит для выхода шлифовального круга, а также для маркировки сверл.

Хвостовая часть бывает цилиндрической или конической с конусом Морзе. На конце хвостовой части имеется поводок или лапка.

Конструктивные элементы сверла

Сверло имеет сложную конструкцию и характеризуется диаметром и длиной сверла, шириной и высотой ленточки, диаметром спинки, центральным углом канавки, шириной зуба (пера) и диаметром (толщиной) сердцевины.

Диаметр сверла (d) . Выбор диаметра сверла зависит от технологического процесса получения данного отверстия.

Ленточка сверла. Обеспечивает направление сверла в процессе резания, уменьшает трение об поверхность отверстия и уменьшает теплообразование.

Ширина ленточки бывает от0,2–2 мм в зависимости от диаметра сверла. Ширину ленточки выбирают:

при обработке легких сплавов равной

f =1,2+0,2682 ln { d -18+[(d -18) 2 +1] 1/2 } ;

при обработке других материалов

f =(0,1…0,5) d 1/3 .

Высота ленточки обычно составляет 0,025 d мм.

Для уменьшения трения при работе на ленточках делают утонение по направлению к хвостовику, т.е. обратную конусность по диаметру на каждые 100 мм длины. Для быстрорежущих сверл обратная конусность по диаметру составляет 0,03-0,12 мм. Для твердосплавных сверл – 0,1-0,12 мм.

Сердцевина сверла влияет на прочность и жесткость, характеризуется диаметром сердцевины –d о . Величина диаметра сердцевины выбирается в зависимости от диаметра сверла. Для повышения жесткости и прочности сверла его сердцевина утолщается к хвостовику на 1,4-1,8 мм на каждые 100 мм длины.

Перемычка сверла оказывает влияние на процесс резания.

Режущие элементы сверла. Рабочая часть сверла (см. рис.) имеет шестьлезвий (режущих кромок). Двеглавные режущие кромки (1-2, 1’-2’). Двевспомогательных кромки (1-3, 1’-3’) расположенных на калибрующей части и служащие для направления сверла в процессе работы. Двепоперечные кромки (0-2, 0-2’) образующие перемычку. Все эти лезвия расположены на двух зубьях и имеют непрерывную пространственную режущую кромку, состоящую из пяти разнонаправленных отрезков (3-1, 1-2, 2-2’, 2’-1’, 1’-3’).

Геометрические параметры сверла

Угол при вершине сверла - 2  . Для быстрорежущих сверл 118-120 о, для твердосплавных 130-140 о. Угол влияет на производительность и стойкость сверла, на силы резания, длину режущей кромки и элементы сечения стружки.

Угол наклона поперечного лезвия (перемычки)- ( =50-55 о ).

Угол наклона винтовых канавок сверла  оказывает влияние на прочность, жесткость сверла и стружкоотвод.

Рекомендуется для хрупких материалов  = 10-16 о, для обработки материалов средней прочности и вязкости - = 25-35 о, для обработки вязких материалов - = 35-45 о.

Угол наклона винтовой канавки в данном сечении  х определяется по формуле

где r – радиус сверла;

r х – радиус сверла в рассматриваемой точке.

Шаг винтовых канавок р .

где D – диаметр сверла.

Диаметр сердцевины сверла – d o или К принимают равнымК =(0,125…0,145) D .

Для упрочнения инструмента диаметр К увеличивается к хвостовику сверла на 1,4 – 1,8 мм на 100 мм длины.

Диаметр спинки зуба сверла q выбирают по зависимостиq = (0,99…0,98) D .

Профиль стружечных канавок.

Угол стружечной канавки θ при обработке легких сплавов равен 116 о, других материалов 90…93 о.

Радиусы дуг , образующих профиль винтовой канавки сверла принимаются равнымиR к =(0,75…0,9) D , r к =(0,22…0,28) D , а центры дуг лежат на прямой, проходящей через центр поперечного сечения сверла.

Ширина пера. Различают ширину пера в нормальном к оси сечениюВ о и в сечении, нормальном направлению стружечной канавкиВ , которую указывают на чертеже инструмента. Ширину пераВ о определяют в нормальном к оси сверла сечении по формуле:

Передний угол главных режущих кромок  . Угол является величиной переменной, наибольшее его значении на периферии сверла, а наименьшее – в центре. Угол может быть определен в нормальномN - N ( N ) сечении. Максимальное значение находится по формуле

Передние углы на поперечной режущей кромке имеют большие отрицательные значения (могут достигать -60 о). Меняются по длине кромки. Наибольшее значение в центре сверла.

Это приводит к следующему: режущая кромка не режет, а вдавливается в металл. На это тратится 65% осевой силы резания и 15% крутящего момента. Для уменьшения осевой силы уменьшают угол при вершине сверла, при этом крутящий момент возрастает и улучшаются его режущие свойства.

Задний угол главных режущих кромок -  образуется на режущей части сверла на главных и поперечных режущих кромках. Является переменным и измеряется в нормальном и цилиндрическом сечениях.

Минимальное значение принимает на периферии сверла, максимальное – в центре. Эпюра углов показана на рисунке. Для сверл из быстрорежущих сталей принимается  = 8-15 о. Для твердосплавных = 4-6 о.

Изменение передних и задних углов в процессе резания. В процессе резания передние и задние углы меняются и отличаются от углов заточки. Их называют кинематическими или действительными углами резания. Наибольшее значение при сверлении имеет кинематический задний угол.

Кинематический задний угол  к изменяется вдоль главной режущей кромки сверла. Зависит от подачи и радиуса рассматриваемой точки режущего лезвия. Для обеспечения достаточного значения заднего угла в процессе резания его делают переменным вдоль режущей кромки. На периферии 8-14 о, а у сердцевины 20-25 о в зависимости от диаметра сверла.

Формы задней поверхности сверл. Различают одноплоскостные и двухплоскостные формы задней поверхности.

Оформление зад­ней поверхности по плоскости. Это наи­более простой одноплоскостной способ заточки сверл, при нем необходи­мо иметь задние углы не менее 20 - 25°. При этом способе заточки значения зад­него угла  зависят от угла при вершине сверла2  и заднего угла на периферии .

Недостатком таких сверл является прямолинейная поперечная кромка, кото­рая при работебез кондуктора не обеспе­чивает правильного центрирования сверла.

К
двухплоскостной форме задней поверх­ности сверл относится коническая, цилиндрическая и винтовая форма задней поверхности.

Такая форма задней поверх­ности позволяет получить независимые значения заднего угла на периферии  , угла при вершине2  и угла наклона поперечной кромки .

Коническая форма задней поверхности сверла является участком конической по­верхности.

Для образования задних углов вершина конуса смещается относительно оси сверла на вели­чину Н , равную или больше радиуса пере­мычки, иось конуса наклонена к продоль­ной оси сверла под углом .

Ци­линдрическая форма задней поверхности сверла является участком цилиндрической поверхности. Этот метод применяют редко.

Винтовая форма задней поверхности сверла является развертывающейся винто­вой поверхностью. Она позволяет полу­чить рациональное распределение значений задних углов и более выпуклую поперечную кромку сверла, что улучшает самоцентрирование сверла при работе.

У таких сверл увеличиваются значения задних углов на поперечной режущей кромке, что приво­дит к уменьшению осевых нагрузок. Большим преимуществом винтовой заточки является возможность автоматизации процесса заточки.