Виды свёрл по металлу

Какие же бывают виды сверл?

Данная статья наиболее кратко описывает все виды металлорежущих свёрл.

              Сверло – металлорежущий инструмент, насчитывающий 5 режущих кромок (2 ленточки, перемычка, 2 режущих кромки), используемый для сверления и рассверливания отверстий в заготовках из металла.

Главное движение резания при сверлении это вращение с определенной скоростью сверла относительно его оси, вспомогательное движение резания это подача сверла в осевом направлении.

 

рис. 1 – сверление отверстия в металле

 

Как же правильно подобрать сверло?

                    Для правильного подбора сверла под определенную операцию, нужно учитывать следующие факторы:

1. Модель станка.

2. Состояние станка и вспомогательной оснастки (жесткость системы СПИД, мощность, крутящий момент, максимальные обороты и подача, биение максимальное, подвод СОЖ).

3. Партийность заготовок (единичная, серийная, массовая).

4. Материал заготовки (сталь, нержавейка, титан, пластмасса, цветной сплав и т.д.).

5. Метод получения заготовки (отливка, прокат, штамповка, вырезка)

6. Точность получаемого отверстия (допуск, шероховатость, прямолинейность, округлость и т.д.).

7. Глубина обрабатываемого отверстия.

8. Технические требования к заготовке (термообработка, покрытие, упрочнение поверхностного слоя и т.д.).

9. Конструкцию и технологичность детали (тонкостенная, пересекающиеся отверстия, поверхности входа и выхода сверла из отверстия и т.д.).

 

Виды свёрл

                      1) цельные (монолитные) сверла

рис. 2 – цельнотвердосплавные сверла

             Данный тип сверл в основном изготавливают из быстрорежущих сталей, а также из твердого сплава. Сверла из монолитного твердого сплава характеризуются высокой точностью изготовления, минимальным биением и возможностью получать отверстия 8,9 класса точности, с шероховатостью до 1,6 Ra (6-й класс чистоты) мкм, без дополнительной операции зенкерования и развёртывания отверстий.

Также существуют современные сверла, получаемые за счет метода порошковой металлургии из быстрорежущей стали с добавлением легирующих элементов (кобальта, молибдена), данные сверла имеют высокую износоустойчивость, точность и значительно лучше твердосплавных сверл работают на изгиб.

             Конструкция сверл может быть как с внутренним подводом СОЖ в зону резания, так и с наружным. Данные сверла допускают переточку, а также имеют различные износостойкие покрытия CVD или PVD методом. Имеют различную длину хвостовика, длину режущей части. Монолитные сверла изготавливают с цилиндрическим хвостовиком, а также с хвостовиком с лыской (тип WELDON) для предотвращения проворота сверла в цанговом патроне. Монолитные сверла имеют высокую жесткость и способны работать с большими подачами без ущерба качеству и стойкости сверла.

Основные конструктивные элементы спирального сверла

рис. 3 – элементы конструкции сверла

• Двойной угол в плане или угол при вершине сверла
• Диаметр режущей части сверла
• Общая длина сверла
• Длина стружечной канавки сверла
• Длина хвостовика сверла
• Длина режущей части сверла или максимальная глубина сверления
• Поперечная кромка
• Диаметр хвостовика

                 Примечание: режущая часть сверла имеет небольшой обратный конус для исключения возможности заклинивания стружки и повторного резания стружки.

Монолитные спиральные сверла имеют различные хвостовики

рис. 4 – виды хвостовиков сверл

Сверла различают по глубине резания:

• Короткие сверла (короткой серии) до 5D
• Сверла средней длины (средней серии) до 10D
• Сверла длинные (длинной серии) до 15D
• Сверла удлиненные (удлиненной серии) до 30D

Ссылка на видео http://www.youtube.com/watch?v=PjqJmT-pcGQ&feature=youtu.be

 

2) сверла с напаянными пластинами

рис. 5 – сверло с напайной твердосплавной пластиной

               Сверла с напайной пластиной обеспечивают повышенную износостойкость при обработке труднообрабатываемых материалов, а также экономическую целесообразность применения для обработки отверстий большого диаметра, так как их стоимость значительно ниже твердосплавных или сверл с СМП.

Информацию о конических хвостовиках инструмента вы можете почитать здесь:

http://ru.wikipedia.org/wiki/Конус_инструментальный

 

3) сверла со сменными пластинами

рис. 6 – свёрла с СМП (модульные, перовые)

              Сверла с СМП применяют для обработки отверстий в деталях массового и серийного производства, они характеризуются быстрой сменой пластины, что значительно облегчает труд оператору-наладчику станка, за счёт того, что сверло не нужно перетачивать и заново привязывать. Также их используют для обработки глухих отверстий с плоским дном, отверстий с невысокими требованиями по точности.

 

Виды сверл со сменными пластинами:

а) с несколькими твердосплавными пластинами (периферийной и центральной) – рис. 7

 

рис. 7 – сверла с СМП

            Свёрла со сменными многогранными пластинами применяют для обработки отверстий среднего и большого диаметра небольшой глубины. Также они подходят для плунжерной обработки и некоторых токарных работ (но не все виды сверл): подрезка торца, растачивание отверстий, обтачивание наружной поверхности. Сверла считаются не очень производительными за счет невозможности использовать большую подачу на зуб при сверлении, из-за недостаточной жесткости сверла. Способны обрабатывать неглубокие отверстия глубиной до 5D сверла.

 

б) с одной пластиной (перовые сверла) – рис. 8

 рис. 8 – сверла перовые со сменной пластиной из твердого сплава или HSS

Данный тип сверл является современным аналогом спиральных цельных сверл, они имеют преимущества над спиральными:

1. Один корпус сверла для различных диаметров сверления.

2. Не требует переточки сверла (экономия времени машинного, ресурсов человеческих, расходных материалов для заточного станка и электроэнергии и зарплаты заточника).

3. Большой выбор сплавов, геометрий и износостойких покрытий под различные материалы.

4. Имеют различные типы хвостовиков (WELDON или Конус МОРЗЕ), возможно, закреплять на различных станках.

Данные сверла способны сверлить отверстия глубиной до 32D сверла, но при этом необходимо:

• просверлить пилотное отверстие глубиной до 1-2D сверла такого же диаметра.
• угол при вершине центровочного сверла должен быть равен или чуть больше, чем длинного сверла.
• засверливание производить на пониженной подаче и оборотах для наименьшего увода сверла.
• должно осуществляться увеличенное давление СОЖ через инструмент, для наилучшей эвакуации стружки из зоны резания, в противном случае необходимо производить сверление с отскоком.

          Применять твёрдый сплав при глубинах больше 7 диаметров не рекомендуется. Дело в том, что при больших глубинах сверления неизбежно возникают повышенные нагрузки на режущую кромку и вибрации. Твёрдый сплав в силу своей большей хрупкости по сравнению с HSS может не выдержать этих нагрузок и есть риск выкрашивания пластины или её поломки.

 

в) модульные сверла со сменной пластиной из твердого сплава или HSS

рис. 9 – модульное сверло со сменной головкой из твердого сплава

               Модульные свёрла имеют сменную твердосплавную головку, которая по мере износа меняется, также имеют хороший подвод СОЖ через инструмент прямо в зону резания и специальные канавки для эвакуации стружки из зоны резания и отвода тепла от инструмента и заготовки. По своей конфигурации данные сверла можно сравнить с цельными сверлами, они способны обрабатывать отверстия по 9-10 классу точности и с хорошей шероховатостью поверхности (Ra 3,2-6,3 мкм). Сверла работают практически с теми же подачами на зуб, что и монолитные сверла, отличаются высокой производительностью, а также не требуют переточки, что значительно сокращает время на смену инструмента. Данные сверла не способны засверливаться в наклонные поверхности и неровные.

Максимальная глубина обработки данными сверлам до 8D сверла.

 

4) Сверла для глубокого сверления

Глубокая обработка отверстий до 100D может вестись несколькими инструментам:

а) Эжекторное сверло

Ссылка на видео: http://www.youtube.com/watch?v=Elen711kPwM&feature=youtu.be

Этот вид сверления наиболее предпочтителен при сверлении отверстий на станках с горизонтальной компоновкой шпинделя (токарные станки и обрабатывающие центры).

Эжекторное сверло состоит:

• режущей головки
• наружная штанга
• внутренняя штанга
• патрон
• цанга
• уплотнительная втулка

рис. 10 – эжекторная система сверления

Эжекторное сверление является наиболее современной технологией обработки глубоких отверстий.

Стружка отводится через отверстие штанги и поэтому на сверле нет стружечных канавок, что позволяет, увеличит жесткость инструмента.

Эжекторное сверление рекомендуется применять:

• при обработке материалов, имеющих хорошую обрабатываемость резанием
• станки с горизонтальной компоновкой шпинделя (токарные)
• для крупносерийного и массового производства

Точность отверстия при эжекторном сверлении достигает 9-10 класса и чистота обработанной поверхности 2-3 Ra мкм.

 

б) Пушечное сверло

Ссылка на видео: http://www.youtube.com/watch?v=t597JqeN_T8&feature=youtu.be

Сверление пушечными сверлами является устаревшим методом обработки глубоких отверстий. Стружка удаляется через V-образную канавку на сверле, поэтому площадь поперечного сечения сверла уменьшается и это влияет на жесткость инструмента.

рис. 11 – сверление пушечным сверлом

Точность отверстия при сверлении пушечными сверлами достигает 9 класса и чистота обработанной поверхности 0,1-3,2 Ra мкм.

Сверление пушечными сверлами рекомендуется применять:

• Обработка отверстий небольшого диаметра
• При возникновении сложности образовании стружки
• Обрабатывающие центры с высокой подачей СОЖ
• Токарные станки с ЧПУ с высокой подачей СОЖ

 

Другие виды сверл согласно российскому стандарту

рис. 12 - Сверла спиральные из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком по ГОСТ:

4010-77 – короткая серия

10902-77 – средняя серия

886-77 – длинная серия

12122-77 – длинная серия с коротким хвостовиком

8034-76 – малоразмерная серия

рис. 13 - Сверла спиральные из быстрорежущей стали с конусом МОРЗЕ по ГОСТ:

10903-77 – нормальная серия

2092-77 – удлиненная серия

12121-77 – длинная серия

Сверла спиральные из быстрорежущей стали для труднообрабатываемых материалов по ГОСТ:

20697-75 – с коническим хвостовиком средняя серия

20696-75 – с коническим хвостовиком короткая серия

20695-75 – с цилиндрическим хвостовиком средняя серия

 

Сверла спиральные из быстрорежущей стали для обработки легких сплавов по ГОСТ:

19543-74 – с цилиндрическим хвостовиком средняя серия

19544-74 – с цилиндрическим хвостовиком длинная серия

19545-74 – с цилиндрическим хвостовиком левые сверла

19546-74 – с коническим хвостовиком

19547-74 – с коническим хвостовиком удлиненные

рис. 14 - Сверла шнековые по ТУ:

2-035-948-84 – с цилиндрическим хвостовиком

2-035-426-75 – с коническим хвостовиком

рис. 15 - Сверла спиральные конические с конусностью 1:50 по ГОСТ:

18201-72 – с цилиндрическим хвостовиком

18202-72 – с коническим хвостовиком

рис. 16 - Сверла сборные перовые:

ГОСТ 25524-82 – с цилиндрическим хвостовиком

ТУ 2-035-741-81 – с коническим хвостовиком

рис. 17 - Сверла центровочные комбинированные по ГОСТ 14952-75

рис. 18 - Сверла кольцевые со вставными ножами из быстрорежущей стали по ТУ 2-035-524-76

 

Сверла твердосплавные по ГОСТ:

22735-77 – спиральные с цилиндрическим хвостовиком

17273-71 – спиральные укороченные

17274-71 – спиральные короткие

17275-71 – спиральные средняя серия

20694-75 – спиральные для труднообрабатываемых материалов короткая серия с цил. хв.

22736-77 – спиральные для труднообрабатываемых материалов с коническим хвостовиком

рис. 19 - Спиральные для сверления отверстий в печатных платах по ГОСТ:

22093-76 – короткая серия

22094-76 – длинная серия

 

Спиральные для обработки термореактивных пластмасс по ГОСТ:

21418-75 – с цилиндрическим хвостовиком

21419-75 – с коническим хвостовиком

21420-75 – перовые с цилиндрическим хвостовиком