Сверление отверстий в металле

Сверление – технологическая операция механической обработки деталей резанием для создания отверстий в сплошном материале. Данная лезвийная обработка создает внутренние цилиндрические поверхности, иногда многогранные или овальные. Она предназначена для выполнения посадочных, крепежных и ограничительных отверстий, а также рассверливания существующих отверстий. Точность обработки сверлом находится в диапазоне 11–14-го квалитетов, а шероховатость полученной поверхности Rz составляет около 80 мкм.

При сверлении применяют сверла различных размеров и конфигураций. В процессе работы вращающееся вокруг своей оси сверло срезает стружку металла и одновременно углубляется в обрабатываемую деталь. Вращение сверла является главным движением, а его поступательное перемещение вдоль оси движения резания, называется движением подачи. В общем виде подача – это величина смещения сверла вдоль оси вращения за один его оборот (мм/об). Иногда главное движение или движение подачи совершает деталь.

Скорость резания зависит от диаметра сверла, частоты его вращения, глубины сверления, свойств материала инструмента и обрабатываемой заготовки, условий охлаждения. Она максимальна на периферии режущего инструмента и падает до нуля к центру. Металл там не разрезается, а выталкивается острием наружу. Глубина большинства отверстий в 2–5 раз превышает диаметр сверла. Если эта величина более чем в 3 раза превышает диаметр сверла (D), то допускаемую скорость резания снижают, например, при глубине отверстия равной 10D скорость сверления уменьшают вдвое. Однако использование смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) позволяет повысить скорость резания на 40–45%. Как правило, при сверлении заготовок из стали и цветных металлов применяют охлаждение эмульсией, водосмешиваемой или масляной СОЖ, а для изделий из чугуна охлаждение часто не используют.

Конструкция сверла, его типы
Основными конструктивными элементами распространенного спирального сверла являются рабочая часть, переходная шейка, хвостовик с лапкой. Рабочая часть по длине состоит из режущего и калибрующего участков. Последний обеспечивает направление инструмента в просверливаемом отверстии и считается резервом для создания режущей части при его переточках.

Конструкция рабочей части такого инструмента включает две главные режущие кромки, два зуба (пера), поперечную режущую кромку, переднюю и заднюю поверхности, винтовые канавки для отвода стружки и подачи смазочно-охлаждающей жидкости, две шлифованные ленточки. Резание при сверлении осуществляется главными режущими кромками, направляющими ленточками и поперечной перемычкой. На режущие кромки приходится примерно 80% от общего крутящего момента.

Переходная шейка требуется для выхода наждачного круга при изготовлении режущего инструмента. Хвостовик необходим для установки сверла в посадочное отверстие шпинделя металлообрабатывающего станка или дрели, он бывает в виде цилиндра либо конуса. Цилиндрический хвостовик изготавливают для сверл диаметром 0,1–20 мм, конический хвостовик – для инструмента диаметром 6–80 мм. Небольшая концевая лапка используется для выбивания инструмента из шпинделя и передачи первоначального крутящего момента в начале резания.

В зависимости от направления винтовой канавки различают правые и левые сверла. Существуют изделия удлиненной, длинной, средней или короткой серий, а также инструмент точного либо обычного исполнения Режущие свойства инструмента определяются геометрическими размерами и материалом его рабочей части. При обработке металлоизделий используют сверла следующих типов:

• спиральные – D=0,1–80 мм, L=19–514 мм;
• ступенчатые D=2,5–26,5 мм, L=162–334 мм;
• корончатые D=16–85 мм, L=45 мм;
• перовые D=25–130 мм, L=35–99 мм;
• центровочные D=3,15–25 мм, L=21–103 мм.

Распространенными материалами для производства монолитного режущего инструмента являются быстрорежущие стали (Р5М3, Р6М5, Р6М5К5, Р6М5К8) и вольфрамосодержащие твердые сплавы (ВК10, ВК15, Т5К10, Т5К12, Т5К12В). Относительная стойкость последних в 1,5–2 раза превышает стойкость сверл из быстрорежущих сталей при обработке стали или чугуна. Также используют сверла с износостойкими покрытиями из твердых сплавов.

Виды сверления
По степени механизации различают ручную, механизированную и автоматическую обработку. Первая выполняется с помощью ручной дрели; вторая – с применением электрической дрели, перфоратора, сверлильного или токарно-фрезерного станка; третья – на станке с ЧПУ. Высокоточное оборудование традиционно применяют для обработки изделий сложной конфигурации.

По глубине получаемого отверстия выделяют обычное или глубокое сверление. При значениях глубины до 5D выполняют обычную обработку, свыше 5D – глубокое сверление. Для последнего используют специальные сверла одностороннего резания пушечного либо ружейного типа диаметром 2–20 мм, а также инструмент двустороннего резания с центральным охлаждением, прокатанными каналами для внутреннего охлаждения, конструкции НПИЛ, шнекового типа. Глубокое сверление часто применяют при изготовлении блоков цилиндров двигателя, цилиндров замков для дверей, тормозных цилиндров, крышек и корпусов станков либо насосов.

Операция сверления может быть выполнена под резьбу (обработка ведется инструментом меньшего диаметра, чем номинальный диаметр резьбы); под зенкерование или развертку (получистовая и чистовая доработка отверстия до требуемого размера). Благодаря ей получают сквозные отверстия, которые проходят через всю толщину обрабатываемого материала, или глухие отверстия, которые утоплены в толще изделия. Способ проведения этих видов сверления одинаков, кроме глухого, при котором необходимо соблюдать заданную глубину отверстия.

Сверлением возможно выполнить отверстия в литых, кованых, штампованных, прессованных, сборно-сварных изделиях. Операцию допустимо проводить в наклонном, вертикальном и горизонтальном направлениях. Помимо традиционного способа получения отверстий их можно создавать лазерной, электроэрозионной, ультразвуковой обработкой.