Сверла

СверлаСВЕРЛА, режущие инструменты с вращательным движением резания и осевым движением подачи, предназначенные для просверливания отверстий в теле цельного материала.

Условия резания при сверлении. Сверло для металла представляет собой двух-, реже однорезцовый инструмент, режущая кромка которого А—В (фиг. 1) образована прямой, проходящей на некотором расстоянии а от оси сверла OZ и составляющей с осью сверла угол ϕ или с перпендикулярной сверлу плоскостью XOY угол ϕ11 = 90° - ϕ). При работе сверло вращается с окружной скоростью v и одновременно совершает аксиальное движение подачи со скоростью s. Образуемая при этом в просверливаемом материале поверхность представляет собой некоторую неразвертываемую винтовую поверхность, которая при малых значениях s по сравнению с v м. б. заменена поверхностью однополого гиперболоида вращения, образуемого прямой А—В при вращении ее около оси OZ. Т. о. уравнение поверхности резания м. б. представлено в виде:

 

sverla f1

Сверло - режущая кромка

Для произвольной точки Р на режущей кромке с координатами х1, y1, z1 уравнение плоскости касательной к поверхности резания будет:

sverla f2

Заменяя координаты х1, у1, z1 более удобными для практического исследования г, а и tg ϕ, причем

sverla f3

имеем

sverla f4

Условимся в дальнейшем называть α, β, γ и δ истинные значения углов резания, переднего, заднего и угла острия в данной точке лезвия, т. е. значения углов между плоскостями, касательными к граням лезвия в этой точке, и плоскостью, касательной к поверхности резания в той же общей точке Р, как это изображено на фиг. 2, представляющей собой сечение острия А и обрабатываемого предмета В плоскостью, нормальной к лезвию в данной точке.

Углы режущей кромки сверла

Для тех же углов, измеряемых на инструменте, введем обозначение αu, βu, γu и δu; те же углы, измеряемые в направлении движения резания, т. е. углы в плоскости, перпендикулярной касательной плоскости к поверхности резания в данной точке и заключающей в себе направление резания, обозначим через αр, βр, γр и δр. Для нахождения истинного значения последних углов при работе сверла, т. е. при наличии одновременных вращательного и аксиального движений, из этих последних углов д. б. вычтен угол подачи χ, определяемый из соотношения:

sverla f5

где s - подача в мм/мин, v - скорость резания в м/мин, n - число об/мин. сверла, r - радиус исследуемой точки лезвия в мм, s' - подача в мм за 1 оборот сверла. Как видно из этих формул, χ меняется вдоль лезвия, начиная с малой величины вблизи внешнего края и приближаясь к 90° по мере уменьшения r до нуля. В перовом сверле простейшей формы, представленном на фиг. 3, передние грани лезвий АВ и CD образованы плоскостями, параллельными OZ.

Перовое сверло

Обозначим грани лезвия сверла аналогично граням нормального резца: АВЕ и DСЕ - передние грани, ACFB и АСDЕ - задние, или затылочные, грани; рабочие кромки АВ и CD - главные лезвия сверла, ребро АС - побочное, или поперечное, лезвие сверла. Для простого перового сверла упомянутого типа уравнение передних граней имеет вид у = а, в соответствии с чем угол резания выражается следующей формулой:

sverla f6

Как видно из уравнения (4), α не остается неизменным вдоль рабочего лезвия, но меняется, начиная с 180° при г = а, уменьшаясь по направлению к периферии, но оставаясь всегда больше 90°. Изменение угла α для различных значений r/α при углах ϕ = 45° и 58° приведены в табл. 1 и на фиг. 4.

Значения углов резания для перового сверла

Значения углов резания для перового сверла

Сверла такой формы по всей рабочей грани не режет материала, для чего α д. б. ≤90°, а лишь скоблит и мнет его, причем особо невыгодными условия резания становятся вблизи острия сверла при значениях n, близких к единице. В предельном случае при n = 1, α = 180°; следовательно, эта часть сверла лишь мнет и выдавливает материал. К счастью наличие заднего угла γ, отличного от нуля, ослабляет этот недостаток, т. к. в этом случае рабочая кромка оканчивается при значении г > а, причем это значение rmin определяется из положения побочного лезвия по уравнению rmin = a : sin ψ, где ψ - угол, образованный побочным лезвием с ОХ и определяемый из уравнения:

sverla f7

Значения угла ψ и rmin : а при различных значениях заднего угла γu при употребительном ϕ=58° приведены в следующей таблице.

sverla tabl1-1

Для получения весьма часто применяемого угла наклона побочного лезвия в 55°, на который рассчитаны обычно калибры для контроля правильности заточки сверл, надлежит (при ϕ=58°) сделать угол γ'u=23°36'; при этих условиях rmin : а = 1,22 и угол αmax= 142°30'. Более совершенной конструкцией по сравнению с перовыми сверлами с параллельными передними гранями является перовое сверло с положительным передним углом β (фиг. 5). Этого достигают заточкой передней грани по цилиндрической поверхности BEFG, одной из образующих которой является режущая грань ЕВ. Касательная к этой поверхности вдоль режущей грани плоскость АВС определяет углы резания. На реальном инструменте легче всего измерению подвергается угол βu, составляемый с основной плоскостью передней грани следом поверхности рабочей грани на плоскости DBC, параллельной YOZ. Уравнение передней плоскости лезвия имеет вид:

sverla f8

уравнение задней плоскости:

sverla f9

Истинные углы, составляемые обеими этими поверхностями с плоскостью, касательной к поверхности резания в точке P, находящейся на лезвии в расстоянии r от оси вращения сверла, выражаются формулами:

sverla f10

Изменение величины этих углов вдоль лезвия от r = a до r = 10a дано для ϕ = 58°, βu= 20° и γu= 12° в табл. 2 и графически на фиг. 6.

Значения углов резания и задней заточки перового сверла

Значения углов резания и задней заточки перового сверла

Как видно из сравнения табл. 1 и 2, заточка передней поверхности перового сверла влечет за собой значительное улучшение условий работы режущей кромки. Основными недостатками этого рода сверл являются: 1) неудобство заточки, которая должна производиться по обеим граням - передней и задней, - причем совершенно не обеспечено получение правильных углов лезвия; 2) плохой отвод получающейся стружки и 3) плохое направление сверла в отверстии, которое осуществляется лишь двумя сравнительно короткими боковыми поверхностями сверла, лежащими по образующим отверстия, что обеспечивает устойчивость сверла лишь в плоскости, заключающей эти грани. Для уменьшения этих недостатков были созданы спиральные сверла (фиг. 7), у которых заточка производится лишь по задней поверхности, причем правильные значения переднего угла обеспечиваются углом наклона канавки.

Отвод стружек облегчается наличием винтовой поверхности канавки, которая при вращении сверла выводит стружку из отверстия; направление сверла в уже просверленном им отверстии приобретает большую устойчивость, т. к. касание сверла со стенками отверстия имеет место не по образующей, а по винтовой линии, чем и обеспечивается отсутствие возможных перемещений по всем направлениям, кроме осевого. Рабочая поверхность канавки спирального сверла нормального типа определяется из следующих условий: 1) лезвие должно представлять собой прямую линию, проходящую на расстоянии а от оси сверла и составляющую с ней угол ϕ; 2) шаг винтовой поверхности д. б. неизменным по данному поперечному сечению. Этим обоим условиям удовлетворяет винтовая неразвертываемая поверхность, образованная винтовым движением лезвия АВ (фиг. 8) вокруг оси ОZ, причем перемещению отрезка вдоль оси на z0 соответствует вращение на угол sverla f11 где Н - шаг винтовой поверхности в данном сечении.

Винтовая неразвертываемая поверхность, образованная винтовым движением лезвия

Выбирая за параметры расстояние r точки Р от оси OZ и угол поворота w, получаем уравнения винтовой поверхности в виде:

sverla f12

или же, заменяя эти параметры через n = r/a и z0, получим те же уравнения в виде:

sverla f13

В пересечении плоскостью, перпендикулярной OZ, эта поверхность дает кривую, выражаемую уравнениями:                   

sverla f14

Форма полученной кривой для частного случая ϕ=58°, r0=8a и χ0=30° изображена на фиг. 9 (r0 - наружный радиус сверла, χ0 - угол наклона винтовой линии на внешней поверхности сверла к OZ).

sverla 9-10

Получающиеся при этом относительные значения ординат x/a и y/a приведены в табл. 3.

Ординаты поперечного сечения передней поверхности канавки спирального сверла

Проводя ряд сечений, перпендикулярных к режущему ребру лезвия (фиг. 10), получим истинные значения переднего угла в функции величин, определяющих винтовую канавку (фиг. 11), по уравнению:

sverla f15

sverla 11

Изменение угла β вдоль лезвия нормального спирального сверла (r : a = 10,0; ϕ = 60°; χ = 30°) в функции n = г : а приведено в табл. 4.

Значения угла для спирального сверла

Задавшись требованием неизменности угла β вдоль лезвия, мы можем спроектировать соответственную форму канавки и режущей кромки.

sverla 12-13

При условии, чтобы проекция кромки на плоскость, перпендикулярную OZ, изображалась прямой линией (фиг. 12), пользуясь упрощенной формой уравнения (13), получаем:

sverla f16

Это уравнение представляет собой закон изменения угла наклона режущей кромки к ОZ при условии постоянства угла β; замечая, что

sverla f17

получаем следующее выражение для z:

sverla f18

Получающаяся при этом форма лезвия изображена на фиг. 13; как видим из фигуры, лезвие получается чрезвычайно вытянутой у острия формы. Непрочность острия и крайнее неудобство заточки такого сверла заставляют отказаться от этой теоретически несомненно очень интересной формы лезвия. Значительного улучшения углов резания вдоль режущей кромки лезвия можно достигнуть, отказавшись от условия прямолинейности проекции кромки на плоскость XOY. Делая ее вогнутой (фиг. 14) и изменяя одновременно углы z и ϕ (в данном случае приняты χ = 45° и ϕ = 45°), получим изменение угла β в функции n = r : a согласно фиг. 15, где пунктиром изображено изменение того же угла для нормального сверла с прямолинейным острием и с углами χ0 = 30° и ϕ = 60°.

sverla 14-15

При работе сверла каждая точка лезвия описывает в металле свою винтовую линию, угол ζ наклона которой к плоскости XOY определяется из уравнения sverla f19 где s– подача сверла за один оборот. Условием, необходимым для того, чтобы режущая кромка сверла могла вообще снимать стружку, является ζ < ур, где γр - задний угол по цилиндрической поверхности сечения на соответственном радиусе г.

sverla 16

Изменение угла подачи ζ по длине лезвия изображено на фиг. 16, а соответствующие числовые значения даны в табл. 5.

sverla tabl5

Как видно из табл. 5, значения ζ для общеупотребительных величин подачи весьма невелики и мало влияют на величину угла задней заточки. Для получения б. или м. равномерного или, что лучше, возрастающего к середине сверла угла задней заточки γ существует несколько систем образования затылочной поверхности сверла, изображенных схематически на фиг. 17.

Системы образования затылочной поверхности сверла

Одним из способов заточки является заточка по винтовой поверхности (фиг. 17; А, Б и В), причем возможны 3 варианта: 1) постоянный шаг (фиг. 17, А, а) - при этом способе угол γ возрастает от периферии к центру, как это явствует из фиг. 17, А, б; 2) постоянный угол (фиг. 17, Б, а) - при этом методе заточки угол γ остается постоянным (фиг. 17, Б, б), но шаг должен изменяться по диаметру сверла. Последнее условие вносит некоторое усложнение в конструкцию шлифовальных станков для заточки. Наконец третий способ заточки, представляющий собой комбинацию обоих первых (фиг. 17, В, а), является наиболее правильным, т. к. увеличение угла γ к оси сверла остается в допустимых границах (фиг. 17, В, б). Очень распространены способы заточки задней поверхности по конусу, причем существуют три основных способа: способ Уошберна (фиг. 17, Г), при котором задняя поверхность является частью поверхности конуса с углом при вершине в 26° и с осью, наклонной к оси сверла под углом 45°, примем ось конуса смещена относительно оси сверла в плоскости, параллельной режущей кромке 1/15 d, а вершина конуса находится на расстоянии с = 2,64 d от оси сверла. При этих условиях, как это изображено в преувеличенном виде на фиг. 18, режущая кромка образована не одной образующей конуса, а пересечением целого ряда их передней поверхностью спиральной канавки сверла.

Режущая кромка сверла

Вследствие этого рабочая кромка при этом способе имеет слегка выпуклую форму, что невыгодно отзывается на распределении величины заднего угла вдоль кромки. Второй способ – Вейскера - удобнее в том отношении, что не требует перестановки станка по размеру сверла; при нем задняя поверхность (фиг. 17, Д) образована конусом с углом при вершине, равным 180° - 2ϕ (обычно 64°), с вершиной, лежащей на 1,16 d ниже оси сверла и с осью, перпендикулярной к оси сверла и лежащей на (1/15-1/20) d впереди режущей кромки лезвия. По третьему способу задняя поверхность является поверхностью конуса (фиг. 17, Е) со смещенной осью и вершиной, лежащей впереди острия. Распределение углов задней заточки, смеренных на цилиндрических концентрических поверхностях радиуса г при различных способах заточек, изображено на фиг. 19, а именно: А - заточка по винтовой поверхности ближе к первому типу; Б - то же по третьему типу; В - сложное движение по винтовой и отчасти по конусной поверхности; Г - заточка по методу Уошберна с тремя различными установками: 1 - с нормальным γо = 12°, 2 - с увеличенным γ0 = 18° и 3 - с уменьшением γ0 = 6°; как видно из диаграмм, влияние установки уменьшается по мере приближения к оси сверла; Д - тоже при нормальной установке, для сверла четырех различных диаметров; Е - для заточки по системе Вейскера для сверл различных размеров и Ж - для способа, изображенного на фиг. 17, Е, причем в этом случае значение угла зависит только от расстояния точки от оси сверла, но не зависит от диаметра самого сверла.

Способы заточки сверла

Способы заточки сверла

Способы заточки сверла

Способы заточки сверла

Способы заточки сверла

Способы заточки сверла

Способы заточки сверла

Элементы нормального спирального сверла (фиг. 20) для обработки стали и других вязких средне-твердых материалов следующие: угол острия 2ϕ = 116—118°; угол подъема винтовой поверхности на внешней поверхности сверла χ0 = 30°, угол наклона побочного лезвия ψ = 55°; угол задней заточки лучше брать не особенно большим: 6—8° на внешней окружности сверла, увеличивая до 20—25° к внутреннему концу лезвия; для уменьшения трения боковые наружные поверхности витков стачиваются на несколько десятых мм и оставляют только направляющую фаску шириной b, равной:

sverla tabl5-1

Наружный диаметр сверла суживается к заднему концу для предупреждения заклинивания сверла в работе и уменьшения трения о стенки отверстия. Сужение составляет 0,1—0,15 мм на 100 мм длины сверла.

Элементы нормального спирального сверла

Сердечник сверла, т. е. средняя часть, соединяющая оба лезвия, делается настолько тонкой, насколько это возможно, не ослабляя излишне сверло; у нормальных сверл толщину сердечника, равную 2а, делают у рабочего конца нового (т. е. не укоротившегося еще) сверла равной (0,13—0,15) d для крупных сверл диаметром больше 30 мм; для более малых сверл это отношение увеличивают, доходя до 0,25 d при d = 1 мм. Графически зависимость d : 2а и 2а в функции диаметра сверла изображена на фиг. 21.

sverla 21

По направлению к хвосту сверла толщина сердечника увеличивается, причем увеличение достигает 30—35%; этого достигают либо простым подъемом фрезера, т. е. только уменьшением глубины канавки, что однако нежелательно в виду уменьшения площади прохода стружки, либо одновременным уменьшением угла наклона винтовой поверхности, каковое составляет обычно 4—5° на 1 полный оборот спирали; последний метод, наиболее желательный, требует, однако, применения для фрезерования канавок специальных станков, автоматически производящих указанное изменение угла наклона при фрезеровании канавки.

Для обработки необычных материалов применяют сверла с отличными от нормальных параметрами. Изменению подвергают гл. обр. углы ϕ и χ0; как общее правило для хрупких и твердых материалов применяют большие углы ϕ и малые углы χ0, по мере возрастания вязкости и мягкости материала угол ϕ уменьшают, а угол χ0 увеличивают; значения этих углов по данным различных заводов и исследователей сведены в табл. 6.

Значение углов сверл для различных материалов

Для сверления очень твердой марганцовистой стали было предложено скашивать от руки оселком режущую кромку сверла т. о., чтобы βu = 0 (фиг. 22).

sverla 22

Форма фрезера для фрезерования винтовой канавки спиральных сверл должна удовлетворять тому условию, чтобы ее меридиональное сечение было одинаково с сечением канавки сверла плоскостью X'OY (фиг. 23), перпендикулярной средней винтовой линии канавки на наружной поверхности сверла.

sverla 23

Плоскость эта в ранее принятых обозначениях выражается уравнением:

sverla f20

Решая это уравнение совместно с системой трех уравнений (11), определяющих рабочую поверхность винтовой канавки, получаем систему уравнений, выражающих линию пересечения ее с наклонной плоскостью (кривая б, фиг. 23). Совмещая плоскость X'OY с XOY, получаем искомую кривую в ее неискаженном виде (кривая в), причем она определяется в функции угла поворота w системой двух уравнений:

sverla f21

где n0 = r0/a, причем r0 - внешний радиус сверла. На фиг. 23 система прямых 0—0, 1—1, 2—2, ..., 0'—0'? 1'—1', 2'—2', ... определяет собой рабочую поверхность винтовой канавки спирального сверла. Числовые значения n, x/a, y/aдля нормального сверла с параметрами r0 = 7a, ϕ = 58°, χ0 = 30° приведены в табл. 7.

Координаты кривой нормального сечения рабочей поверхности винтовой канавки сверла

Эта кривая с достаточной для практических целей точностью м. б. заменена дугами окружностей одного или двух различных радиусов. Формы фрезеров для обработки канавок нормальных (n0 = 7, χ0 = 30°, ϕ = 58°) спиральных сверл изображены в соединении с их установкой относительно оси сверла на фиг. 24, где А - фрезер германского типа, Б - фрезер предложенной автором формы, В - фрезер американского типа.

Формы фрезеров для обработки канавок нормальных спиральных сверл

Понятно, что фрезеры этой формы при других параметрах лезвия не дадут точной формы режущей кромки а-b; при измененных параметрах режущая кромка получается слегка вогнутой, что, как мы видели, благоприятно отзывается на величине угла резания; поэтому обычно применяют и в этих случаях нормальные фрезеры.

Условия резания при сверлении несколько отличаются от таковых при снятии стружки резцами. Главное отличие обусловлено тем, что каждая точка лезвия обладает собственной окружной скоростью; вследствие этого движение скалывания стружки происходит неодновременно по длине лезвия, чем и объясняется отсутствие дрожания лезвия при сверлении. Этому преимуществу сверления, однако, противостоит ряд недостатков, обусловленных несовершенством отвода тепла, развивающегося при резании, и затрудненным отходом стружки. Оба эти фактора заставляют применять при сверлении значительно меньшие скорости резания и величины подач, чем при резании свободно стоящими резцами. Сопротивление сверлению складывается из двух величин - вращающего момента Мd, необходимого для вращения сверла, и усилия подачи Рd. Мощность сверления в HP (л.с.):

sverla f22

где w - угловая скорость сверла в сек-1; Мd - вращающий момент в кг·см, Pd - усилие подачи в кг, vs - скорость подачи в см/сек, n - число об/мин. сверла, s - подача в см, за 1 оборот сверла. Момент сопротивления сверла рабочему движению м. б. рассмотрен как образованный двумя горизонтальными составляющими сопротивления резанию Р'р (фиг. 25), действующими на плече в 0,5d.

Момент сопротивления сверла рабочему движению

У данного сверла и обрабатываемого материала величина Р'р, а, следовательно, и Мd подвержена тому же логарифмическому закону, что и в случае резцов; в общем случае

sverla f23

Усилие подачи Рd, образуемое осевыми составляющими сопротивления резанию, сложенными с усилием на промежуточное лезвие, выражается в зависимости от сечения стружки функцией вида

sverla f24

Значения К'р и К''р настолько различны для разных материалов и форм сверл, что привести их абсолютные величины весьма затруднительно, лучше всего определять их для каждого конкретного случая отдельно, тогда как величины показателей у различных исследователей имеют довольно сходные значения. Так, для сименс-мартеновской стали по данным германских исследователей ε1=0,8, ε2=1,8, ε3=0,8, по американским данным ε1=0,78, ε2=1,8, ε3=1,0; для чугуна по германским данным ε1=0,75, ε2=1,75, ε3=0,70, по американским - ε1=0,6, ε2=2,0, ε3=1,0. Графически зависимость рабочего момента и усилия подачи для сименс-мартеновской стали и чугуна приведена на фиг. 26 и 27.

Зависимость рабочего момента и усилия подачи для сименс-мартеновской стали и чугуна

Зависимость рабочего момента и усилия подачи для сименс-мартеновской стали и чугуна

Кривые а и б (фиг. 26) представляют результаты двух разных серий опытов сверления в цельном материале, тогда как кривая в относится к сверлению отверстий по предварительно просверленному отверстию диаметром 0,2 d. Вопрос об экономических параметрах, для сверл как оптимуме из сопоставления требования наименьшего расхода энергии на сверление и наибольшей устойчивости лезвия за отсутствием достаточного опытного материала остается до настоящего времени открытым. Равным образом весьма недостаточен имеющийся материал о размерах и точности формы отверстий, обработанных нормальными сверлами.

Типы сверл. Простейшим типом сверла является дрельное сверло (фиг. 28), работающее одинаково при вращении его в обе стороны, что объясняется симметричностью его лезвия относительно диаметральной плоскости.

Типы сверл

Т. к. при этих условиях углы резания получаются значительно больше 90°, то здесь имеет место не резание, а скобление материала, чем обусловливается малая производительность этих сверл. Более совершенным является перовое сверло, элементы которого даны на фиг. 29; более тупые углы ϕ заострения лезвия дают для сверления твердых материалов, более острые - для мягких и вязких. Недостатком сверл этого типа является их плохое направление; в просверленной части отверстия; для улучшения направления крупные сверла снабжают отшлифованными цилиндрическими направляющими поверхностями а (фиг. 30), лежащими по бокам режущих граней. Для облегчения отвода стружки крупные перовые сверла снабжают стружкоразбивателями б, б, причем последние, лежащие на двух лезвиях, д. б. смещены один относительно другого. Дальнейшее улучшение условий работы перового сверла может быть достигнуто заточкой канавки на его передней грани (фиг. 31).

Заточка канавки на передней грани сверла

При этом уг­лам лезвия прида­ют значения: γu= 4—6°), βu= 20—30°; скашивая слегка заднюю нерабочую поверхность сверла (фиг. 31, а), достигают утончения поперечного лезвия и как следствие этого более легких условий резания. Направляющие по бокам такого сверла делают длиной l = 0,5—1,0 d. В такой форме перовое сверло является достаточно удобным и экономичным инструментом, особенно для сверления крупных отверстий диаметром более 30 мм. При перовых сверлах крупного диаметра рекомендуется применение вставных пластинок из быстрорежущей стали, зажатых в борштангу из нормальной сименс-мартеновской стали (фиг. 32). Укрепление пластинки производится б. ч, при помощи конического штифта.

Типы сверлТипы сверл

Типы сверл

Типы сверл

Для сверления глубоких отверстий необходимо обеспечить как подведение струи охлаждающей жидкости к лезвию, так и отвод ее вместе с получающимися стружками. Конструкция борштанги для глубокого сверления изображена на фиг. 33; пластинка из быстрорежущей стали а укреплена в прорезе борштанги б двумя винтами в, в; разветвляющийся канал г, г служит для подвода охлаждающей жидкости, тогда как канавки д предназначены для отвода стружек; упорка е служит для показания достижения требуемой глубины сверления. При вырезании пластинок из полосы необходимо выбирать их положение по отношению к направлению вальцевания стальной полосы согласно фиг. 34, т. к. иначе при снятии большой стружки пластинки легко трескаются. Для сверления отверстий с плоским дном применяют центровое сверло типа, изображенного на фиг. 35; центр а служит для сообщения направления сверлу в начале сверления отверстия; значения углов лезвия приведены на фигуре. Недостатком перовых сверл для глубокого сверления является недостаточность направления, вследствие чего их легко уводит в сторону от оси отверстия. Для сверления глубоких отверстий применяют преимущественно однорезцовые сверла типа пушечных сверл.

Простейшие типы пушечных сверл изображены на фиг. 36 (А и Б); часть б, показанная на фиг. 36 Б пунктиром, служит для обточки, шлифовки и фрезерования сверла; перед закалкой она отпиливается. Более совершенным инструментом является сверло, изображенное на фиг. 37; лезвие из быстрорежущей стали г наваривается или напаивается медью на фасонную трубку д сименс-мартеновской стали. Направление сверла совершается по трем фаскам а, б и в; фаска а делается не более 0,5 мм шириной, круто подрезается с нерабочей стороны и должна плотно прилегать к стенкам просверленного отверстия. Поперечное сечение лезвия представлено на фиг. 37 А, а способ заточки острия - на фиг. 37 Б. Затылочный угол равен у этих сверл 4—6°. Для глубокого сверления особо тонких отверстий применяют двурезцовые сверла с прямыми канавками типа, изображенного на фиг. 38; заточка острия производится тем же способом, что и у спиральных сверл. Несколько типов американских сверл для глубоких отверстий изображено на фиг. 39, 40, 41; на фиг. 39 изображено однорезцовое сверл c ступенчатым резцом а из быстрорежущей стали, для сверления отверстий значительного диаметра; по окружности тела сверла впущены 5 стальных закаленных шпонок б, которые шлифуются по диаметру отверстия. Фиг. 40 изображает проходное сверло для чистовой расточки больших глубоких отверстий. Тело а сверла, соединяемое коническим хвостовиком б с борштангой, делают из чугуна, направляющие деревянные щеки в, в - из дуба или тополя, пропитанного животным (лярдовым) маслом, резцы г, г, изображённые в более крупном масштабе на фиг. 40, А - из инструментальной стали высшего качества. Рабочие концы резцов заточены на конус 1 : 10, далее следует прямой участок длиной около 25 мм. Подвод масла совершается по трубкам д, д. Американский тип сверла для глубоких отверстий малого диаметра изображен на фиг. 41. Пустотелые штанги для этих сверл приготовляются след. обр.: болванка из инструментальной или быстрорежущей стали просверливается по всей длине, отверстие плотно забивается особым составом, концы отверстий закрываются пробками, и затем болванка нагревается и подвергается прокатке в желаемую форму. По окончании горячей обработки состав из отверстия удаляется жидкостью под сильным давлением. Этим способом можно получать пустотелые штанги небольших сечений и весьма значительной длины. Для сверления глубоких отверстий очень крупного диаметра (например, каналы орудий крупного калибра) применяют ложечные сверла, которые вынимают только кольцевую канавку вдоль стенок отверстия, оставляя в середине отверстия б. или м. толстый нетронутый сердечник. Двурезцовое ложечное сверло, изображено на фиг. 42; резцы о и б, из коих один снабжен стружкоразбивателями, а другой гладкий, привернуты к телу в из сименс-мартеновской стали, последнее скреплено с трубкой г, служащей одновременно оправкой и каналом для охлаждающей жидкости. Бронзовые или из твердого дерева шпонки д служат для направления сверла. Сердечник или отламывается время от времени клином или подрезается особым резцом, вводимым вместе со сверлом в отверстие, например, типа, изображенного вместе с четырехрезцовым ложечным сверлом на фиг. 43; сверло с повернутым в сторону резцовым рычагом а вводится в просверленное отверстие, после чего, поворачивая валик б подрезного резца, отрезают сердечник; сверлильные резцы в, в в этом сверле закрепляются коническими штифтами г, г. Форма четырех резцов показана на фиг. 43 сверху.

Для отделки высверленных описанными сверлами отверстий крупного диаметра применяют однорезцовые сверла, т. н. клыки, типа, изображенного на фиг. 44 А; шпонки а, а служат для направления сверла. Отделочное сверло более совершенной конструкции изображено на фиг. 44 Б, где а - резцы, б - тело сверла из сименс-мартеновской стали, в - направляющие деревянные щеки, г - крышка, удерживающая щеки, д и е - гайки и контргайки, зажимающие щеки, ж - конические штифты, зажимающие резцы, з - каналы для смазки. Наиболее совершенным типом сверл в настоящее время являются спиральные сверла (фиг. 45), которые делают как с коническими хвостовиками, так и с цилиндрическими; последний тип употребителен для сверл малого диаметра, зажимаемых в патронах. В американских и английских станках и сверлах применяют конуса Морзе (Morse) и Браун; и Шарп (B&S); в европейских странах в последнее время вводят наряду с конусами Морзе метрические конуса. Размеры конусов приведены в табл. 8 и 9.

Размеры конусов

Размеры конусов

В странах английской культуры принято обозначение диаметров мелких сверл по № и литерам; соответствующие им значениями десятитысячных долях дюймов и миллиметров приведены в табл. 10.

Обозначение диаметров мелких сверл

По способу производства различают спиральные сверла с отфрезерованными канавками (фиг. 45) и со скрученным винтом стержнем из полосовой (фиг. 48 А) или фасонной стали (фиг. 48 Б); тогда как вторые не обладают прочностью первых, последние в виду правильного расположения неперерезанных канавками волокон материала даже превосходят обычные сверла по прочности и упругости. Для подвода охлаждающей жидкости к режущему лезвию иногда снабжают спиральные сверла каналами. Существует два способа устройства этих каналов: либо фрезеруют канавку в форме ласточкиного хвоста с углублением на дне (фиг. 49, А) и зачеканивают в паз медную проволоку, либо впаивают медную трубочку (фиг. 49, Б) в отфрезерованую канавку. Подвод охлаждающей жидкости при сверлении на токарном или револьверном станке очень несложен, так как сверло при этом не вращается, и жидкость подводят по шлангу либо сбоку сверла (фиг. 50), либо сзади через отверстие в хвостовике. При подводе охлаждающей жидкости к вращающимся сверлам приходится пользоваться свободно сидящими на сверлах уплотненными муфтами, причем уплотнение производится либо сальниками (фиг. 51, А), либо конусами, металл по металлу (фиг. 51, Б).

Для сверления глубоких отверстий применяют спиральные сверла типа, изображенного на фиг. 52; короткое сверло а входит полым коническим хвостовиком в стальную трубу б, служащую оправкой и каналом для отвода охлаждающей жидкости вместе со стружкой. Захват сверла совершается двумя кулачками в, в, входящими в тело сверла. Для дерева применяют два рода сверл - центровые сверла (фиг. 53), у которых направление сверла осуществляется острием, или центром а; нож б подрезает волокна дерева по окружности отверстия, тогда как лезвие в снимает стружку со дна отверстия. При точке этих сверл должно наблюдать, чтобы конец ножа б лежал примерно на середине высоты центра, а радиус сверла со стороны б был на 0,5—0,8 мм больше, чем со стороны в; при этих условиях эти сверла при диаметрах, начиная от 6—8 мм, доставляют очень чистые отверстия. Для сверления мелких отверстий применяют перовые и ложечные сверла (фиг. 54), которые, однако, (особенно в мягких породах дерева) дают очень нечистые отверстия. Для сверления глубоких отверстий очень хороши американские спиральные бурава (фиг. 55); действие режущей части их аналогично центровому сверлу с той лишь разницей, что центр снабжен винтовой нарезкой и таким образом осуществляет осевую подачу сверла, а винтовые канавки выводят из отверстия образовавшуюся при сверлении стружку.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 20 - 1933 г.