Сверление металла

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пожалуй, трудно себе представить изготовление и  сборку какого-либо механизма без  того, чтобы не возникла необходимость  в сверлении и дальнейшей обработке  отверстий. Да и в других направлениях слесарного производства, будь то сантехнические работы или установка бытового газового оборудования, прокладка трубопровода или ремонт автомобиля, вряд ли можно обойтись без такой слесарной операции, как сверление всевозможных отверстий. 
      Сущность данных операций заключается в том, что процесс резания (снятия слоя материала) осуществляется вращательными и поступательными 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 заключается в получении и обработке отверстий резанием с помощью специального инструмента – сверла. По конструкции и назначению сверла делятся на перовые, спиральные, центровочные и т. д. Чаще применяются спиральные сверла. 
      Спиральное сверло (рис. 39) состоит из рабочей части, хвостовика и шейки.

      

Рис. 39. Элементы спирального сверла: 2? – угол при вершине; ? – угол наклона винтовой канавки; ? – угол наклона поперечной кромки. 
  
      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 часть сверла 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°. 
      Хвостовик служит 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. 
      Шейка сверла 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. 
      Перед сверлением отверстие необходимо предварительно разметить; центр и его окружность должны быть накернены. Центр размечаемого отверстия рекомендуется углубить большим кернером. 
      При работе ручным инструментом необходимо обращать внимание на точность разметки. 
      При сверлении сквозных отверстий под изделие помещают деревянную подкладку или металлическую плитку с отверстием для выхода сверла (рис. 40).

      

Рис. 40. Сверление сквозных отверстий: 1 – сверло; 2 —деталь; 3 – пластина. 
  
      Особенно внимательным надо быть при сверлении неполных или боковых отверстий. Неполные отверстия сверлят, зажимая изделие и прокладку (рис. 41).

      

Рис. 41. Сверление неполных отверстий: 1 – изделие; 2 – прокладка; 3 – сверло; 4 – параллельные тиски. 
  
      При сверлении боковых отверстий на криволинейных поверхностях нужно предварительно обработать площадку так, чтобы сверло было перпендикулярно к этой площадке (рис. 42, а).

      

Рис. 42. Сверление боковых и полых отверстий: а – обработка и сверление боковых отверстий; б – сверление полых отверстий: 1 – изделие; 2 – деревянная пробка; 3 – сверло. 
  
      При ручном сверлении отверстий для приведения сверла во вращательное движение применяются трещотки, коловороты, ручные, пневматические и электрические дрели (рис. 43).

      

Рис. 43. Приспособления для ручного сверления: а – трещотка: 1 – скоба; 2 – верхний упор; 3 – гайка; 4 – рукоятка; 5 – патрон; 6 – шпиндель; 7 – зубья колеса; 8 – собачка; 9 – сверло; б – коловорот: 1 – опорная подушка; 2 – рукоятка; 3 – патрон со сверлом; в – ручная дрель: 1 – патрон со сверлом; 2 – шпиндель; 3 – зубчатая передача; 4 – рукоятка; 5 – нагрудник; 6 – неподвижная рукоятка. 
  
      Трещотка (рис. 43, а) работает следующим образом: при повороте рукоятки по направлению, указанному штриховой стрелкой, собачка скользит по зубьям колеса; при вращении рукоятки по направлению сплошной стрелки собачка входит в паз храповика, вращает его и связанный с ним шпиндель. Для подачи сверла после каждого хода рукоятки поджимают гайку. Трещотка применяется для сверления отверстий больших диаметров. 
      При работе коловоротом (рис. 43, б) усилие подачи осуществляется нажимом руки на опорную подушку. 
      Ручная дрель (рис. 43, в) применяется для сверления отверстий диаметром до 8 мм. При сверлении дрелью левой рукой нажимают на неподвижную рукоятку, а грудью – на нагрудник и, вращая с помощью рукоятки правой рукой большую коническую шестерню, сообщают вращение сверлу. 
      Применение переносных пневматических сверлильных машинок (дрелей) позволяет механизировать работы по сверлению деталей, нарезке резьбы и развертке отверстий. Они работают под действием сжатого воздуха при определенном давлении, имеют небольшие размеры и массу. 
      Пневматические дрели с упорным центром могут применяться для сверления и развертывания отверстий диаметром до 75 мм. 
      Электрические переносные сверлильные машинки используют для сверления отверстий до 50 мм. С их помощью можно производить шлифование, развертывание, завинчивание винтов, гаек и т. д. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с пневматическими дрелями: более экономичны, легче переключаются на обратный ход. 
      При работе пневматическими и электрическими дрелями не рекомендуется давать сверлу большую подачу. При сверлении глубоких отверстий сверло следует чаще вынимать для очистки от стружки. 
      Идеальным приспособлением для сверления отверстий, а также их дальнейшей обработки является сверлильный станок. Сделаем небольшое отступление и обратимся к истории: как появился сверлильный станок? 
      В отличие от своих более сложных собратьев-станков – токарного и фрезерного, сверлильный станок был изобретен задолго до того, как люди вообще узнали о существовании железа, не говоря уже о том, чтобы научиться его обрабатывать. Первым сверлильным станком было, по сути, приспособление, с помощью которого люди в глубокой древности добывали огонь и проделывали отверстия в орудиях охоты и труда. 
      Оно представляло собой обычный охотничий лук, тетива которого в середине была один раз обернута вокруг того предмета, которому и требовалось придать вращение. Как правило, это была заостренная палка из дерева твердой породы, которая упиралась своим острым концом в углубление, сделанное в лежащей под ней плошке из той же породы дерева. 
      Придерживая рукой верхний конец вертикальной палки, человек двигал лук в плоскости, перпендикулярной к этой палке, и приводил ее с помощью тетивы в быстрое вращение, которого нельзя было бы добиться, вращая ее руками. Точно таким же образом проделывались отверстия сначала в не слишком плотных кусках камня, а потом, когда человек научился закреплять на конце вращающейся палки твердые каменные наконечники, и в прочных породах. 
      Со временем приспособление усовершенствовалось, появлялись новые способы зажима нижней плашки и вращающегося «сверла», устройства для усиления прижима их друг к другу (для увеличения силы трения), новые способы приводить «сверло» во вращение. Так в течение веков сверлильный станок постепенно менялся, пока не приобрел современного вида. 
      Ныне сверлильный станок состоит из подвижного стола и штатива, на котором крепится шпиндель с патроном. Он может быть одношпиндельным вертикально-сверлильным (рис. 44), настольно-сверлильным (рис. 45), радиально-сверлильным.

      

Рис. 44. Вертикально-сверлильный станок: 1 – плита; 2 – подъемный стол; 3 – шпиндель; 4 – коробка подач; 5 – шпиндельная головка; 6 – электродвигатель; 7 – штурвал; 8 – станина.

      

Рис. 45. Настольно-сверлильный станок: 1 – шпиндельная бабка; 2 – клиновый ремень; 3 – ступенчатый шкив; 4 – асинхронный электродвигатель; 5 – переключатель; 6 – подмоторная плита; 7 – колонна; 8 – кронштейн; 9 – плита; 10, 11 – рукоятки; 12 – шпиндель; 13 – гайка; 14 – штурвал. 
  
      Вертикально-сверлильные станки применяются для сверления отверстий диаметром до 75 мм. Они могут обеспечивать операции рассверливания, зенкерования, развертывания и нарезания резьбы. Станина, на которой монтируются узлы станка, через фундаментную плиту крепится к фундаменту. Подъемный стол, служащий для крепления обрабатываемых деталей, может перемещаться по вертикали. Механизм станка приводится в движение индивидуальным электродвигателем. Шпиндель получает осевое перемещение от коробки подач и может также перемещаться вручную штурвалом. 
      Настольно-сверлильные станки используются для сверления в мелких деталях отверстий диаметром до 12 мм (рис. 45). 
      Удобство применения этих станков состоит в том, что они могут быть установлены с помощью болтов на слесарных верстаках, в непосредственной близости от рабочего места. 
      Работает станок следующим образом: на плите укреплена в кронштейне колонна, по которой может перемещаться вверх и вниз шпиндельная бабка, в корпусе которой смонтирован шпиндельный узел со шпинделем. Перемещение шпиндельной бабки по колонне осуществляется рукояткой. Асинхронный электродвигатель крепится к шпиндельной бабке с помощью подмоторной плиты. Переключатель позволяет включать двигатель на прямой или обратный ход и останавливать станок. Вращение шпинделю передается от ступенчатого шкива клиновидным ремнем. Ручная подача шпинделя осуществляется вращением штурвала. Гайка закрепляет сверлильный патрон на конусе шпинделя. 
      Радиально-сверлильные станки применяются для сверления отверстий в крупных деталях, перемещение которых к шпинделю станка затруднено. 
      Существуют общие правила сверления (как на сверлильных станках, так и с помощью дрелей): 
      – в процессе разметочных работ центр будущего отверстия обязательно следует отметить кернером, тогда при работе сверло устанавливается в керн, что способствует большей точности; 
      – при выборе диаметра сверла следует учитывать его вибрацию в патроне, в результате чего отверстие получается несколько большего диаметра, чем сверло. Отклонение это достаточно мало – от 0,05 до 0,3 мм – и имеет значение в том случае, когда требуется особая точность; 
      – при сверлении металлов и сплавов в результате трения температура режущего инструмента (сверла, зенкера) значительно повышается, что приводит к быстрому его износу. Для того чтобы повысить стойкость инструментов, при сверлении используют охлаждающие жидкости, в частности воду; 
      – затупленные режущие инструменты не только образуют некачественные отверстия, но и сами быстрее выходят из строя, поэтому их следует своевременно затачивать: сверла под углом (в вершине) 116–118°, конические зенкеры 60, 90, 120°. Заточку производят вручную на заточном станке: сверло приставляют к кругу заточного станка одной из режущих кромок под углом 58–60° и плавно поворачивают его вокруг своей оси, затем таким же образом затачивают вторую режущую кромку. При этом необходимо следить, чтобы обе режущие кромки были заточены под одним углом и имели одинаковую длину; 
      – для сверления глухих отверстий на многих сверлильных станках имеются механизмы автоматической подачи с лимбами, которые и определяют ход сверла на нужную глубину. Если же станок не оснащен таким механизмом или применяется ручная дрель, то можно использовать сверло со втулочным упором; 
      – когда необходимо просверлить отверстие в полой детали (например, в трубе), отверстие предварительно забивают деревянной пробкой. Если труба большого диаметра, а отверстие требуется сквозное, то приходится сверлить с двух сторон. 
      В этом случае, чтобы облегчить разметку и сделать ее наиболее точной, можно воспользоваться специальным приспособлением. Оно состоит из двух совершенно одинаковых призм, между которыми зажимается труба. Каждая призма имеет точно выверенные друг против друга, зажатые в их противоположных вершинах встречные винты-кернеры. Призмы тоже точно выставлены с помощью боковых щек. Когда труба зажимается между призмами, на ней остаются небольшие, расположенные друг напротив друга лунки от винтов-кернеров. После сверления по такой разметке отверстия в трубе будут соответствовать друг другу с гораздо большей точностью; 
      – получить ступенчатые отверстия можно двумя способами. Первый: сначала сверлится отверстие наименьшего диаметра, затем (на нужную глубину) – отверстие большего диаметра и последним просверливается отверстие наибольшего диаметра. Второй способ: сначала на нужную глубину сверлят отверстие наибольшего диаметра, затем – меньшего и в конце – наименьшего диаметра; 
      – если нужно просверлить отверстие на криволинейной плоскости или плоскости, расположенной под углом, то сначала следует сделать (выпилить, вырубить) площадку, перпендикулярную к оси будущего отверстия, накернить центр, а затем сверлить отверстие; 
      – отверстия диаметром свыше 25 мм сверлят в два приема: сначала просверливают отверстие сверлом меньшего диаметра (10–20 мм), а затем рассверливают сверлом нужного диаметра; 
      – при сверлении деталей, имеющих большую толщину (при глубоком сверлении), когда глубина отверстия более пяти диаметров сверла, его нужно периодически вынимать из отверстия и выдувать стружку, иначе инструмент может заклинить; 
      – композиционные (состоящие из нескольких разнородных слоев) материалы трудно сверлить прежде всего потому, что при обработке на них возникают трещины. Избежать этого можно очень простым способом: перед сверлением такой материал нужно залить водой и заморозить – трещины в этом случае не появятся; 
      – высокопрочные материалы – сталь, чугун – обычные сверла не берут. Для их сверления у домашних слесарей большой популярностью пользуются сверла с наконечниками из так называемого победита. Он был получен в России в 1929 году и состоит из 90 % карбида вольфрама и 10 % кобальта. Для этой же цели можно приобрести и алмазное сверло, наконечник которого изготовлен с применением синтетических алмазов, это заметно увеличит скорость сверления металла. 
      Сверление – это только начальный этап обработки отверстий, за которым последовательно производят: зенкерование, зенкование, развертывание отверстий.  

Зенкерованием обрабатывают просверленные, штампованные и литые отверстия. В ходе этой операции отверстиям придается более  правильная геометрическая форма, достигается  более высокая точность, снижается  шероховатость. Зенкерование может  быть как промежуточным этапом обработки отверстий (получистовым, перед развертыванием), так и окончательным (чистовым). 
      Порядок работы тот же, что и при сверлении, а вот конструкция зенкера несколько отличается от конструкции сверла: он имеет три или четыре режущие кромки, которые позволяют более точно обработать отверстие (рис. 46, в).

      

Рис. 46. Инструменты для обработки отверстия: а – конические (угловые) зенковки; б – торцовая зенковка (цековка); в – цилиндрический зенкер; г – развертка; 1 – лапки; 2 – хвостовики; 3 – рабочие части; 4 – шейки. 

Такую обработку  применяют в том случае, если отверстию  нужно придать форму конуса, цилиндра или сделать фаску под головку болта, заклепки или винта. Наличие режущих зубьев на торце зенковки обеспечивает точное совпадение осей отверстия и углубления под головку винта (рис. 46, а, б). Порядок работы тот же, что и при сверлении.