Сверло для квадратных отверстий, видео способа сверления

Виды и применение сверла для квадратных отверстий. Особенности сверла Уаттса и треугольника Рело при сверлении квадратных отверстий в дереве и металле.

О сверле Уаттса и треугольнике Рёло

Сверло Уаттса

Для того чтобы понять, как работает сверло Уаттса, нужно выполнить небольшой экскурс в геометрию. Еще в 15 веке математиков заинтересовали интересные свойства плоских фигур с равной толщиной. Наиболее известной такой фигурой является окружность. Другой простой фигурой из данного ряда является скругленный треугольник.

Данная фигура получается так. За основу берется равносторонний треугольник. Затем из каждой вершины треугольника прочерчивается окружность радиусом равным стороне треугольника. В итоге получится новая фигура с дугообразными сторонами (сморите рисунок ниже).

Принцип треугольника рело

Немного позже ученый Л. Эйлер обратил внимание на интересную траекторию вращения скругленного треугольника. Затем инженер Рело увидел, что при определенном способе вращения фигуры, траектория ее вершин описывает форму очень близкую квадрату. Для этого необходимо производить вращение с некоторым эксцентриситетом. При таком движении лишь во внутренних углах полученного квадрата образуются незначительные скругления. Такой треугольник сегодня известен под названием треугольник Рело.

В начале 20 века английский ученый Уаттс смог изобрести и запатентовать техническое решение, которое бы обеспечило такое движение металлорежущего инструмента, чтобы в итоге в обрабатываемой детали получилось квадратное отверстие. Получившийся в итого инструмент стал носить название сверло Уаттса.

Конструктивные особенности и принцип работы квадратных сверл

Для сверления квадратных отверстий применяется специальная насадка для дрели. Эта насадка называется сверлом Уаттса, которая имеет форму треугольника. Главная особенность этой насадки в том, что наконечник в виде треугольника Рёло (назван в честь основателя) имеет область пересечения трех равных кругов.

Что такое треугольник Рело

Именно за счет специальной треугольной формы наконечника фрезы получается квадратная форма проема в поверхности обрабатываемого материала. Принцип получения такой формы отверстия посредством применения треугольного сверла заключается в следующем:

  1. Центр треугольника движется по своей траектории, повторяя при этом движения
  2. Получить такую траекторию удается за счет эллипсоидных дуг в центральной части сверла
  3. Грани треугольника будут перемещаться по аналогичной траектории, повторяя форму квадрата со скругленными гранями

На основании треугольника Рёло была изготовлена специальная насадка, посредством которой можно просверлить круглое отверстие с закругленными углами. Центральные эллипсоидные дуги треугольника — это есть ось, которая не остается на месте, как в случае с обычным круглым сверлом, а перемещается по соответствующей траектории. Главный недостаток применения таких насадок заключается в том, что получаемое отверстие в виде квадрата имеет закругленные углы. Конструкция сверла Уаттса, в основе которого лежит треугольник Рёло, представлена на фото ниже.

Конструкция сверла Уаттса

Высверливание проема осуществляется посредством трех боковых частей, которые имеют заточку. Когда сверло начинает двигаться, центральная часть осуществляет вращательное действие, а боковые грани повторяют качательные движения.

Насадка состоит из хвостовой и рабочей части. Хвостовик предназначен для закрепления насадки в патроне инструмента, а рабочая часть осуществляет основную работу — высверливает квадратный проем. Рабочая часть состоит из головки (она же называется долотом) и спирали, как на обычном сверле. Конструктивным элементом сверла также является держатель, который представляет собой оправку. В этой оправке перемещается сверло, тем самым исключая его хаотичное движение. Оправка имеет отверстие, через которое происходит удаление стружки.

Конструкция квадратных сверл

Рабочая часть имеет специальные канавки, предназначенные для отвода стружки из зоны реза. Эти канавки также снижают нагрузку на патрон, тем самым повышая эффективность реза, и уменьшая величину инерции. Принцип работы квадратного сверла показан на видео.

Это интересно! В отличие от обычных сверл, квадратные насадки испытывают большие нагрузки, поэтому они имеют меньший срок службы. Для увеличения эксплуатационного ресурса рекомендуется при сверлении пользоваться специальными жидкостями. Эти жидкости не только обеспечивают охлаждение, но еще и снижают величину трения, тем самым исключая быстрое притупление граней сверла Уаттса.

Инструменты:

  • кернер;
  • молоток;
  • дрель или сверлильный станок;
  • центровочное сверло;
  • основное сверло 4 мм или больше, в зависимости от размера необходимого квадратного отверстия;
  • большое сверло диаметром на 1 мм меньше, чем сторона будущего квадрата;
  • напильник по металлу.

Особенности

По своему конструктивному устройству приспособление для высверливания квадратных отверстий является скорее фрезой, а не сверлом. Однако отечественным мастерам привычнее называть его сверлом, да и фирмы-изготовители именуют изделие именно так.

Согласно кинематике, в соответствии с которой происходит перемещение этого устройства, очевидно, что срез обрабатываемого материала происходит исключительно посредством боковой поверхности, а точнее – 4-х таких поверхностей. Такой способ характерен не для сверла, а для фрезы. Но вращательных движений недостаточно для высверливания качественного и ровного квадратного отверстия. Фреза должна не только вращаться, но и совершать качательные движения – также вокруг оси.

Важно и то, что вращение и покачивание должны быть направлены во взаимно противоположные стороны.

С какой скоростью сверло-фреза будет вращаться, можно выяснить, лишь исходя из характеристик электродрели или иного инструмента, которым планируется работать. Однако нужно учитывать, что сверление квадратного отверстия будет происходить не очень быстро, и производительность работы будет невысокой.

Одного треугольника Рёло для получения квадратного отверстия недостаточно – нужно, чтобы на сверле имелись канавки, по которым будет производиться отведение стружки, являющейся отходами от сверления. Именно по этой причине на рабочей поверхности сверла вырезается 3 полуэллиптических окружности.

За счет этого осуществляется снижение момента инерции фрезы, уменьшается нагрузка на шпиндель, при этом происходит повышение режущей способности насадки.

Классификация сверл для квадратных отверстий

В современной металлообработке практически весь режущий инструмент, который применяется для получения квадратных отверстий, работает по принципу вращения треугольника Рело. Сверло Уаттса (или как его еще иногда называют сверло Рело) позволяет получить квадратные отверстия различных размеров в металлических деталях различной толщины. Классифицируют данный инструмент по его размерам, материалу изготовления, конструкцией хвостовика.

Сверло Уаттса по металлу обязательно должно быть изготовлено из быстрорежущей стали. Такой инструмент имеет маркировку HSS (High Speed Steel). Для инструмента отечественного производства применяют инструментальную сталь У10 либо легированные стали Х12 и Х12МФ. Твердость инструмента должна иметь значение от 52 до 60 HRC. Квадратное сверло может иметь различный диаметр в зависимости от размера стороны квадрата.

Отметим, что купить сверло Уаттса довольно непросто. Не стоит ожидать, что его можно будет найти в каждом магазине металлорежущего инструмента. Возможно, придется приобретать его на заказ в крупном магазине инструмента или покупать в интернет магазине.

Геометрия стружколома сверла (+Видео)

Как уже было отмечено ранее в этом материале, контроль стружкообразования – это один из важнейших пунктов, которые при обработке учитываются в первую очередь

Более того, необходимо уделять должное внимание геометрии, о чем и пойдет речь в данной статье. Несмотря на то, что в тематической литературе геометрия стружколома рассматривается довольно часто, статья выделяется среди подобных материалов

Автор, основываясь на накопленном опыте, предлагает свою собственную подборку, позволяющую ознакомиться с основными аспектами и взглянуть на геометрию инструмента совершенно под другим углом.

Для начала рассмотрим основные параметры геометрии режущей части сверла.

Занижение задней поверхности

Занижение задней поверхности – это свободное пространство между режущей кромкой и наружным диаметром. Угол занижения задней поверхности может быть увеличен, правда в ущерб прочности режущей кромки, и в таких случаях наилучшие показатели достигаются при обработке мягких материалов. В случае использования широкого угла следует помнить о возникновении нежелательного воздействия на вершину сверла, что необходимо учитывать на высоких скоростях резания.

Угол наклона винтовой канавки

Угол между осью сверла и его спиралями называется углом наклона винтовых канавок. Значения угла спирали являются важнейшим фактором оптимального удаления стружки. Сверло с широким углом наклона рекомендовано для обработки материалов низкой прочности, при этом диапазон стандартных размеров угла составляет 15-40°.

Длина винтовой канавки

Длина винтовой канавки измеряется от крайней точки вершины сверла, где расположены все кромки, до места, где канавки заканчиваются. Длина канавок должна превышать глубину отверстия, чтобы стружка не скапливалась и не застревала внутри. Автор рекомендует использовать максимально возможную длину канавок.

Канавка с двумя полями

Двойной дизайн канавки обеспечивает стабильность и позволяет сверлить отверстие с повышенной точностью.

В некоторых случаях для обработки вязких материалов следует выбрать геометрию с уменьшенными полями, например для того, чтобы улучшить сверление алюминия.

Угол при вершине

Основное предназначение заднего угла заключается в уменьшении контакта между сверлом и обрабатываемым материалом.

Передний угол может быть положительным, нулевым или отрицательным, в зависимости от расположения к оси сверла. Обычно этот угол положительный и составляет примерно 12º.

Источник материала: перевод статьи Chip breaking geometries in drilling, Compositemachining.org

Автор статьи-оригинала: Хосе (JOSE)

Ручная заточка спиральных сверл

Предлагаем вам ознакомится с обучающим видео на русском языке, найденном нами на YouTube

Особенности сверления квадратных отверстий в дереве

сверло для квадратных отверстий по дереву

В мебельном производстве часто соединение деталей выполняют по системе шип-паз. Это соединение предполагает наличие в комплектуемых деталях пазов квадратного профиля. Для получения отверстий в древесине применяют специальное квадратное сверло по дереву. Оно представляет собой комплект долбежного инструмента. Он состоит из внутреннего сверла по дереву и надеваемого на него долота. Обычно диаметр сверла колеблется в пределах от 6 до 18 миллиметров. Хвостовик обычно идет диаметром 19 миллиметров. Такие комплекты могут быть установлены на долбежно-сверлильные станки.

Закрепляем держатель втулки

После того, как вы сняли старый патрон, начинайте устанавливать оборудование из набора.

Сначала нужно установить другой патрон, из набора.

  • Вернув головку эжектора в утопленную позицию, плавным движением надавите патроном вверх, чтобы конус зафиксировало в шпиндельной бабке. Для этого вставьте конус в отверстие и крутите до тех пор, пока не почувствуете, как ход стал туже. Если патрон выпадет, когда вы уберете руку, повторите это действие еще раз.
  • Когда патрон с конусом встанет на место, ударьте по нему один раз молотком. Когда этот шаг будет завершен, патрон должен работать без малейшего постороннего движения. Закрепляем держатель втулки.
  • После того, как установите новый патрон, просто наденьте на него держатель втулки и затяните верхнюю ручку. Когда вы выполните этот пункт, отметьте на какой высоте бабки шпинделя крепится держатель. Если закрепить его слишком высоко, то вы просто не сможете вставить сверло в патрон.

Принцип действий и конструкция сверла Уаттса

Сверление квадратных отверстий при помощи сверла Уаттса основано на принципе вращательного движения треугольника Рело по специфичной эксцентрической траектории.

Форма сверла не повторяет в точности скругленный треугольник, но своими режущими кромками вписывается в его форму.

принцип действия треугольника рело

Сверло имеет такую форму вырезов для того, чтобы отводить стружку из рабочей зоны, а также максимально снизить момент инерции инструмента. К тому же уменьшение массы инструмента способствует снижению нагрузок на шпиндель металлорежущего станка, а заостренные кромки повышают режущие возможности сверла.

Кроме сверла Уаттса для работы обязательно понадобится переходной шпиндель, который обеспечит попеременное смещение центра инструмента и задаст нужную для работы траекторию.

сверло рело

Он состоит из переходного крепления для соединения со шпинделем станка, зубчатого венца, приводной шестерни и шестерни зацепления, а также качающихся втулок. Для использования квадратного сверла с бытовым электроинструментом производители выпускают специальные накладные шаблоны с карданной передачей.

Определения качества по цвету

Качество сверла по любому материалу определяется прежде всего по его цвету:

  • Чёрный цвет имеют инструменты повышенной износостойкости, так как на финишной стадии изготовления они обрабатываются паром.
  • Термически обработанные изделия не имеют внутреннего напряжения, отличаются высокой стойкостью к высоким температурам и не деформируются при работе с твердосплавными сталями. Такие свёрла имеют слегка золотистый оттенок.
  • Самые качественные и прочные имеют яркий золотистый цвет. Они покрыты уменьшающим трение нитридом титана.
  • Обычные необработанные свёрла серого цвета имеют минимальный срок эксплуатации и самую низкую цену.

Смотрите видео

[media=https://www.youtube.com/watch?v=VJmnE4Vu5Gs]

Альтернативные варианты для проделывания квадратного отверстия

Хотя сверло Уаттса является наиболее производительным и точным инструментом для получения квадратных отверстий, нужно еще рассказать, как просверлить квадратное отверстие другими способами.

Для этого существует несколько неплохих методов. При работе с квадратными сверлами полученное в заготовке отверстие будет иметь закругления небольшого радиуса, которые затем необходимо устранять другими операциями. К тому же, нет возможности работы с деталями значительной толщины.

Рассмотрим эти методы подробнее:

  • В условиях производства наиболее точным чистовым способом вырезки отверстия квадратного сечения является лазерная резка. Но для этого необходимо иметь в парке оборудования дорогостоящие сложные станки с ЧПУ.
  • Еще одним способом является высверливание в детали круглого отверстия диаметром описанной по квадрату окружности. Затем углы отверстия завариваются при вставленном шаблоне. Этот метод требует наличия сварочного аппарата и соответствующих навыков.
  • В условиях серийного производства при работе с листовым и тонкостенным металлом квадратные отверстия получают методом листовой штамповки. В единичном производстве это не актуально, поскольку требует изготовления вырубных или пробивных штампов.
  • При работе в домашних условиях, если квадратное отверстие нужно не совсем мелких размеров, то просверлить его можно следующим способом. В детали обычным сверлом по металлу выполняют круглое отверстие диаметров вписанной в квадрат окружности. Затем придают воображаемым углам и граням квадрата прямолинейность с помощью напильника и долота.
  • Для работы с металлом небольшой толщины также выпускаются специальные пробойники квадратного сечения. Максимальный их размер составляет 70 на 70 миллиметров.

Шаг 6: Убираем рабочее место и демонтируем насадку

Теперь у вас есть возможность сверлить пазы. Не забудьте убраться на своем рабочем месте и вернуть на место родной патрон.

Получение отверстий в стекле

Встречается древний, но чего-то забытый сейчас метод получения отверстий в стекле. Пространство на стекле, где должно быть отверстие, как следует очищается от грязи и жира бензином, ацетоном либо спиртом. Далее на отмытое место насыпают влажный мельчайший песок и острозаточенной палочкой необходимого диаметра делают в песке до стекла воронку. В заготовленную таким способом форму в песке вливается расплавленный припой (допустимо свинец либо олово). После 1-2 минуты песок стоит сбросить и вынуть конус припоя. В стекле появляется ровненькое сквозное отверстие.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Лазерные станки