TEAM CUTTING TOOLS
Содержание

Каким образом геометрия сверла влияет на его стойкость и точность отверстия

Геометрию сверла определяют количество и положение режущих кромок, стружечных канавок и используемые при этом углы. 

По типу выполняемых отверстий различают:

спиральные сверла

Отверстия в сплошном материале выполняются спиральными сверлами. При этом в результате обработки материала образуется цилиндрическая полость. Для изготовления отверстий в диапазоне диаметров до 20 мм и глубиной до 100 мм чаще всего используются именно спиральные сверла. 

Метчики

При нарезании резьбы сначала выполняется отверстие в сплошном материале, затем с помощью метчиков нарезается резьба. Эта операция может быть выполнена вручную или на станке. Получаемая внутренняя резьба является стандартизованной, за счет чего она подходит к соответствующей наружной резьбе.

Ступенчатые сверла

Ступенчатые сверла применяются для получения ступенчатых отверстий, позволяющих утапливать соединительные детали (например, головки винтов) в материале. При этом дополнительная обработка, например, развертывание или зенкование, как правило, не требуется.

Геометрия спирального сверла

Геометрия сверла по-разному влияет на размерную точность отверстия и стойкость.

Для понимания, каким образом отдельные аспекты геометрии сверла влияют на факторы, определяющие стойкость или точность сверления, подробно рассмотрим геометрию спирального сверла. Так, например, конструкция сверл, которые имеют не режущие кромки, а сменные многогранные пластины, должна быть оптимизирована с точки зрения отвода стружки, скорости резания и подачи.

  1. Угол при вершине сверла
  2. Главные режущие кромки
  3. Главная задняя поверхность
  4. Вспомогательная режущая кромка
  5. Стружечная канавка
  6. Направляющая ленточка
  7. Поперечный передний угол

Диаметр спирального сверла

Диаметр спирального сверла уменьшается в области стружечных канавок от вершины сверла в направлении хвостовика. Конусность составляет от 0,02 до 0,08 мм на 100 мм длины стружечных канавок и уменьшает трение в отверстии. Кроме того, это облегчает эвакуацию стружки.

Угол при вершине – центрирующий элемент спирального сверла

Угол при вершине находится на вершине спирального сверла. Угол измеряется между двумя режущими кромками на вершине.

Чем меньше угол при вершине, тем легче выполняется центрирование в материале. На изогнутых поверхностях это также снижает риск соскальзывания. Для обработки короткостружечных материалов с плохой теплопроводностью выбираются сверла с малым углом при вершине, при этом длинные главные режущие кромки обеспечивают хороший теплоотвод через инструмент. Однако, при малом угле при вершине возможно забивание отверстия или стружечной канавки в результате деформации стружки. Кроме того малый угол при вершине повышает износ режущих кромок.

Для обработки длинностружечных материалов с хорошей теплопроводностью выбирается большой угол при вершине, поскольку он обеспечивает хороший сход стружки и малую силу резания. Однако при больших углах при вершине выше вероятность увода сверла и получения отверстия увеличенного диаметра.

Большинство спиральных сверл имеют угол при вершине 118 градусов. Угол 90 градусов используется для обработки твердых, изнашивающихся пластмасс, 130 градусов – для мягких и прочных материалов и 140 градусов – для длинностружечных легких сплавов.

Главные режущие кромки спирального сверла – отвечают за производительность

Спиральное сверло всегда имеет две главные режущие кромки, соединенные перемычкой. Главные режущие кромки обеспечивают собственно процесс сверления. Удлиненные режущие кромки позволяют добиться более высокой производительности по сравнению с короткими режущими кромками. 

Перемычка спирального сверла – чем короче, тем лучше

Перемычка находится в центре вершины сверла и не оказывает режущего воздействия. Она только давит на поверхность обрабатываемой детали и создает трение и, в сущности, затрудняет процесс сверления. Соответствующие технологии заточки позволяют уменьшить длину перемычки. Эта так называемая подточка или перекрестная шлифовка значительное уменьшает силы трения и, следовательно, снижает требуемое усилие подачи. В то же время улучшается центрование вершины сверла на обрабатываемой детали. 

Профиль канавки (спиральная канавка) спирального сверла – отвечает за стойкость

Спиральное сверло имеет две расположенные друг напротив друга спиральные стружечные канавки, обеспечивающие отвод стружки и подачу СОЖ. Как правило, они изготавливаются в заготовке врезным шлифованием, фрезерованием или завальцовкой. Широкие профили канавок имеют меньшую глубину и позволяют реализовать более значительный диаметр сердцевины сверла.

Плохой отвод стружки означает повышенное выделение тепла, что, в свою очередь, может привести к расплавлению и, в конечном итоге, к поломке сверла.
Большое скопление стружки может вызвать радиальное биение сверла и отразиться на качестве отверстия, стойкости, а также надежности сверла и привести к поломке сверла или режущей пластины. Чем шире профиль канавки, тем эффективнее отвод стружки.

Сердцевина – жесткость спирального сверла

Диаметр сердцевины имеет решающее значение для жесткости спирального сверла. Спиральные сверла с большим диаметром сердцевины (толстой сердцевиной) отличаются более высокой жесткостью и поэтому подходят для повышенных крутящих моментов и обработки материалов высокой твердости. 

Направляющие ленточки и вспомогательные кромки спирального сверла – отвечают за точность вращения и качество стенок отверстия

  1. Главная режущая кромка
  2. Задняя поверхность
  3. Вспомогательная режущая кромка

Посредством затыловки вдоль стружечных канавок формируются направляющие ленточки. В зависимости от диаметра сверла они имеют ширину от 0,1 до 5 мм и обеспечивают нужное направление сверла в отверстии. От их состояния в значительной степени зависит качество стенок отверстия. 

Вспомогательная кромка образует переход от направляющей ленточки к стружечной канавке. Она отделяет и режет стружку, прижатую к материалу.

Длина направляющих ленточек и вспомогательных кромок в значительной степени зависит от угла наклона винтовых канавок.

Угол наклона винтовых канавок (угол спирали) спирального сверла определяет применяемость для разных материалов

Угол спирали, называемый также углом наклона винтовых канавок, образуется направлением канавки и осью сверла. Он определяет величину угла резания на главных режущих кромках и, следовательно, процесс формирования стружки.

Увеличенный угол наклона винтовых канавок обеспечивает эффективный отвод стружки при обработке мягких, длинностружечных материалов. Малые углы наклона винтовых канавок, напротив, применяются при обработке твердых, короткостружечных материалов.

Спиральные сверла с очень малым углом наклона винтовых канавок (10°–19°) имеют вытянутую спираль. Спиральные сверла с большим углом наклона винтовых канавок (27°–45°), напротив, имеют сжатую, короткую спираль. Спиральные сверла с нормальной спиралью имеют угол наклона винтовых канавок 19°–40°. 

Выбор сверла в зависимости от свойств обрабатываемого материала – 3 типа

Техническое руководство DIN по сверлам и зенковкам в стандарте DIN 1836 в зависимости от области применения выделяет три типа N, H и W

  1. Тип N: нормальная спираль для материалов средней твердости, таких как конструкционные стали, цветные металлы и чугун. Не подходит для мягких материалов
  2. Тип H: вытянутая спираль для твердых, короткостружечных, хрупких и вязкотвердых материалов, например, для стали, твердых пластмасс, плексигласа или слоистых прессованных материалов
  3. Тип W: для мягких, длинностружечных и вязких материалов, таких как алюминий, медь или мягкие пластмассы.

Скорость резания и износ

При правильно выбранных режимах резания происходит равномерный износ по всей поверхности. Неравномерный износ возможен при слишком высокой скорости резания, слишком большой подаче или обработке слишком твердого материала. В этом случае требуется переточка сверла по задней поверхности до полного устранения износа главной режущей кромки, перемычки и направляющей ленточки. Если износ направляющей ленточки не устраняется, происходит заклинивание сверла.