Во время работы режущие кромки сверла постепенно притупляются, снижается его эффективность, увеличивается нагрев и время сверления. Сделать инструмент снова пригодным к работе можно самостоятельно, если разобраться, как заточить сверло.
Наточить сверло можно в домашних условиях, но лучше, если это делать в мастерской или оборудованной подсобке, где установлено точило. Выполнить правильную заточку это без опыта, по началу, будет сложно — для этого нужно немного практики, так сказать, набить руку.
Восстановить остроту режущих кромок можно на обычном абразивном бруске, но это будет долгая и неблагодарная работа, на которую уйдет много времени и нервов. Для этого лучше подойдут следующие инструменты:
- обдирочно-заточный станок, по-простому называемый точилом;
- болгарка с установленным шлифовальным абразивным кругом;
- профессиональный станок для заточки сверл;
- специальная насадка на дрель для заточки сверл;
- другие приспособление для заточки сверл изготовленные своими руками.
Как понять, что сверло затупилось
Не стоит доводить инструмент до сильного затупления, т.к. затупившееся сверло быстрее нагревается, излишний нагрев может привести к его поломке. При поломке инструмента извлечь оставшиеся в отверстии части не всегда получается, что приводит к порче детали. К тому же осколки разлетаются в разные стороны и могут травмировать работника.
Признаки износа режущих кромок:
- быстрый нагрев сверла;
- появление скрипящего звука во время сверления;
- увеличивается время работы;
- на ощупь режущая кромка становится гладкой, округлой;
- появление заусенцев, сколов, неровностей на режущих поверхностях;
- степень износа хорошо видно, если смотреть через увеличительное стекло.
Как заточить сверло по металлу
Сам процесс заточки сверл по металлу не сложен и выполняется за пару минут, но только при наличии подходящего инструмента после беглого изучения теории и небольшой практики.
Немного теории
Для начала нужно разобраться с конструкцией инструмента и понять, каких его характеристики нужно будет восстановить, какие сохранить не испортив. В процессе понадобится инструмент для проверки углов и длин режущих кромок.
Конструкция сверла
Сверло по металлу состоит из: хвостовика и рабочей части. Эти две части изготавливаются из разных металлов, которые соединяется в одну заготовку с помощью сварки. Хвостовик выполнен из стали, не подвергшейся закалке.
Рабочая часть выполняется из быстрорежущей закаленной инструментальной стали. Её можно условно разделить на несколько частей: калибрующую и режущую. На рабочей части находятся следующие элементы конструкции:
- две режущие кромки;
- две задние поверхности (затылок), идущие назад под наклоном от режущих кромок;
- две передние поверхности, находящиеся под режущей кромкой и переходящие в канавку для отвода стружки;
- перемычка на вершине между режущими кромками и задними поверхностями;
- две канавки для отвода стружки;
- две спинки, образующие внешнюю поверхность сверла;
- две ленточки, находящиеся на спинках.
Режущая кромка образуется на пересечении поверхностей передней части (канавки) и задней части (затылка). Для восстановления остроты режущей кромки на точиле или другим инструментом обрабатывается именно задняя поверхность.
В процессе работы тупятся именно режущие кромки. При заточке нужно восстановить их остроту, геометрию, а так же угол при вершине между задней и передней частью.
Параметры, которые нужно восстановить
При правильной заточке сверла по металлу нужно восстановить следующие его параметры:
- Угол при вершине. Его образуют режущие кромки на пересечении с перемычкой. Значение угла должен быть, в пределах 116° — 118°. Но это значение не строгое, для работы с материалами разной твердости и вязкости оно может быть в пределах от 60° до 150°. Есть и частные случаи, при которых он достигает 180°.
- Угол между режущей кромкой и осью. Он составляет половину значения угла при вершине, т.е., примерно, 58° — 59°, если значении угла при вершине 116° — 118°. Он должен быть одинаковым для каждой из двух режущих кромок. Это очень важно, т.к. при его несимметричности работать будет только одна кромка, сверло будет быстро изнашиваться неравномерно, сильнее греться, хуже врезаться в материал.
- Форма и длина режущих кромок. Длины режущих кромок должны быть равны с двух сторон. Длина кромки измеряется от центра перемычки до края (боковой вершины). Если длины режущих кромок будут разными, то появится биение при сверлении, а диаметр отверстия будет больше номинала, указанного на сверле. В редких случаях режущие кромки намеренно делают разной длины, чтобы получить отверстие немного больше номинального диаметра.
- Задний угол резания. Один из важнейших параметров при восстановлении, если его не соблюсти, то производительность сверления может уменьшиться несколько раз, вплоть до полной потери работоспособности. В зависимости от обрабатываемого материала он может изменяться в пределах от 7° до 17°.
Зависимость угла заточки от обрабатываемого материала
Значение угла заточки при вершине и заднего угла резания при работе с металлом и другими материалами может отличаться в большую или в меньшую сторону. Чем меньше угол при вершине – тем длиннее режущая кромка, что положительно сказывается на теплоотводе, стойкости сверла. С уменьшением угла снижается прочность, а при его увеличении будет сложнее удерживать инструмент по центру в начале сверления.
Значение угла при вершине необходимо выбирать, отталкиваясь от твердости материала, который нужно обрабатывать. Чем материал тверже — тем больше должен быть угол при вершине.
Угол при вершине 118° ±2° с задним углом от 7° до 12° считается универсальным, их имеют в виду, когда говорят о спиральном сверле по металлу без указания материала для обработки. Именно эти углы именно эти углы мы будем рассматривать в данной статье для примера, как типовые.
Таблица с углами заточки сверла по металлу, рекомендованными при работе с разными материалами:
| Обрабатываемые материалы | Углы при вершине | Задний угол резания |
|---|---|---|
| Мягкие породы дерева, резина, мягкие волокнистые материалы, пластмассы | 60° | 12°-15° |
| Твердые сорта дерева, бакелит, твердые резины, твердые волокнистые материалы, мягкий чугун (ковкий чугун) | 90° | 12°-15° |
| Жаропрочные и коррозионностойкие стали и их сплавы, нержавейка | 127° | 12°-14° |
| Инструментальная сталь | 118°-150° | 7°-15° |
| Медь | 100°-118° | 12°-15° |
| Медные сплавы | 118°-150° | 12°-15° |
| Алюминиевые сплавы | 90°-140° | 12°-17° |
| Магниевые сплавы | 70°-118° | 12° |
| Титановые сплавы | 135°-140° | 12° |
| Конструкционные и мягкие стали, чугун, твердая бронза. При работе с чугунным литьем на сверлах диаметром от 12 мм выполняется двойная заточка с углом переходной кромки 70°-75°. | 118° ±2° | 7°-12° |
Инструменты для проверки правильности заточки
Для проверки правильности углов и длин пользуются разными измерительными инструментами: транспортиром, угломером, штангенциркулем линейкой и т.д. Так же можно использовать шаблон для заточки сверл, на котором уже есть все правильные углы и нанесена шкала для проверки дин кромок. Такие шаблоны для проверки можно купить в магазине, но найти их в продаже будет сложно.
Шаблон для проверки заточки можно изготовить своими руками из листовой стали, жести или нержавейки по образцам шаблонов из магазина на изображениях выше, нанести на него разметку метчиком или алмазным карандашом. Либо сделать самый простой шаблон из двух или трех гаек. Гайка идеально подходит для этих целей, т.к. она является правильным шестиугольником, каждый внутренний угол которого равен 120 градусам. При соединении двух гаек угол между их гранями так же будет равен 120 градусам.
Такое приспособление подойдет только чтобы проверить угол при вершине. Гайки можно скрепить на сварку или на термоклей. Для этого гайки нужно нагреть, чтобы об них плавился термоклеевой стержень, намазать термоклеем, плотно прижать друг к другу и держать их так, пока они не остынут. Несмотря на кажущуюся хлипкость, скрепленные термоклеем гайки будут держаться очень крепко.
Способы заточки по выведению задней плоскости
Существует несколько основных способов правильной заточки свёрл. Они отличаются по способу выведения задней плоскости, ее геометрией, сложности выполнения и итоговым характеристикам инструмента:
- Одноплоскостная заточка. Способ, при котором вся задняя поверхность образует одну плоскость под углом равным заднему углу резания. Применяется для свёрл диаметром до 3 миллиметров включительно, для которых сложно выполнить заточку по двум плоскостям. При этом задний угол резания выбирается в диапазоне от 15° до 25°. Если сделать его меньше, то задняя часть начинает задевать обрабатываемый материал и препятствовать сверлению. Его можно применять для сверл диаметром более 3 мм, при этом задний угол резания выбирается в зависимости от обрабатываемого материала 7° — 17°. Но придется удалить затылочную часть, сделав дополнительный скос под углом 15° — 25°.
- Двухплоскостная (двухгранная). На задней поверхности зуба по отдельности затачиваются две плоскости под разными углами. Первая прилегает к режущей кромке и образует задний угол резания под углом 7° — 17°, выбираемым для обрабатываемого материала. Вторая плоскость стачивается под углом от 25° до 40°. Ребро пересечения плоскостей проходит через ось сверла под углом от 0 до 40° к главной кромке. Большой задний угол второй плоскости уменьшает осевую силу и увеличивает точность сверления, но резкий наклон ослабляет режущий клин, уменьшает его жёсткость и ухудшает теплоотвод. Поэтому для работы с высокопрочными материалами выбирают угол 25° — 30°, для средней и низкой прочности 35° — 40°.
- Коническая (криволинейная). Наиболее распространенный способ, который мы и будим рассматривать далее. Задний угол при такой заточке плавно увеличивается от режущей кромки и по всей задней поверхности. Т.е. задняя поверхность становится не одной прямой плоскостью, а приобретает криволинейную форму. У режущей кромки угол должен соответствовать значению от 7° до 17°, выбранному для обработки конкретных материалов. Выполнить коническую заточку сложнее, чем прямолинейные, потребуется больше практики чтобы «набить руку». В процессе слегка подкручивают хвостовик сверла сверху вниз, за счет чего на задней поверхности создается округлая форма, по форме напоминающая конус.
Есть и другие способы заточки, они отличаются как оборудованием, на котором их можно выполнять, так и получающейся в итоге формой задней части зуба:
- винтовой и его подвиды: винтовой с заострением, сложно-винтовой;
- цилиндрический;
- эллиптический;
- фасонный.
Винтовые способы применяются в станках для изготовления и заточки сверл на производстве. Описывать механизм их выполнения нет смысла, т.к. вручную этот процесс повторить не получится. Цилиндрический способ является частным случаем конической заточки и используется очень редко.
Эллиптический способ один из самых простых, но для него нужны полые абразивные камни специфической формы, которые очень быстро изнашиваются. Для фасонной заточки так же нужны абразивные круги разной формы не прямого профиля. Поэтому в данной статье мы их рассматривать не будем.
Способы заточки по количеству скосов на режущей кромке
Способы заточки разделяют по количеству образующихся режущих кромок. При этом угол при вершине будет не постоянный – он будет изменяться шагами от большего у центральной вершины к меньшему на боковых вершинах. Делается это для того, чтобы равномерно распределить отвод тепла и уменьшить нагрев инструмента по мере увеличения его диаметра, т.к. режущая кромка греется не равномерно — в центре греется меньше, чем на краях.
Выделяют следующие способы:
- Одинарную (нормальную). Самый распространенный способ, который мы будем рассматривать далее. При нормальной заточке геометрия режущей кромки не меняется – она остается ровной на всем ее протяжении.
- Двойную (двухугловую). Применяют для свёрл диаметром от 12 миллиметров для обработки твердых сталей и чугунных отливок. Заточка выполняется под двумя углами при вершине. Сначала на угол 116° — 140° по всей поверхности режущей кромки, как при нормальной (одинарной). После уменьшаем его на 40° — 50° на длине, соответствующей 1/5 диаметра сверла от внешнего края. При этом образуются две режущих кромки: главная или зона первой заточки и переходная – зона второй заточки. Режущая кромка становится длиннее, за счет чего улучшается теплоотвод, улучшается отвод стружки из-за ее дробления, значительно возрастает стойкость.
В интернете можно встретить такой термин, как трехугловая заточка свёрл, но это, по сути, двухугловая с подточкой ленточки со снятием фаски по всей внешней кромке. Данный способ подточки ленточки применяется как при двухугловой, так и при нормальной заточке.
Подточка перемычки и ленточки
Дополнительно к основной заточке можно подточить перемычку и ленточку. Не обработанная перемычка создает значительное сопротивление сверлению – продвижению сверла вглубь обрабатываемого материала. Чтобы уменьшить сопротивление перемычку подтачивают с двух сторон, но не полностью. Полное стачивание перемычки недопустимо, при этом заточку инструмента придется начинать заново, чтобы ее восстановить.
Есть несколько типов подточки перемычной кромки:
- с канавкой для отвода стружки;
- с увеличением передних углов на кромке перемычки;
- с увеличением передних углов на кромке перемычки и подрезанием задней части зуба;
- со стачиванием части перемычки;
- со стачиванием части перемычки и подточкой режущих кромок;
- с прорезкой перемычки.
Мы будем рассматривать только один способ с увеличением передних углов на кромке перемычки, но выполнять его будем абразивным кругом с прямоугольным профилем, при этом немного будут подтачиваться задние кромки, как в способе с подрезанием задней части зуба.
Подточку перемычки нужно выполнять со стороны канавок по очереди с двух сторон. Сверло устанавливается так, чтобы угол между его осью и подручником был примерно равен 45 градусам. Угол, относительно плоскости боковой поверхности диска выбирается в диапазоне от 0 до 10 градусов в зависимости от обрабатываемого материала, чем мягче материал – тем он больше.
Перемычку стачивают на глубину 0.1 — 0.15 диаметра инструмента. В результате повышается стойкость, инструмент лучше врезается в материал, повышается производительность сверления, уменьшается усилие подачи. Перемычку можно подточить на сверле любого диаметра, но для диаметров менее 5 миллиметров понадобятся специальные инструменты, например, алмазный надфиль.
При выполнении двухплоскостной заточки подточка перемычки не потребуется, т.к. она при этом уже будет подточена по условию выполнения двухплоскостной заточки.
Ленточка, а точнее ее боковая вершина — это самое уязвимое место сверла и её так же можно подточить, сделав небольшую фаску, что увеличит стойкость инструмента, продлит срок его службы. Подточка происходить по всей длине внешней кромки начиная от боковой вершины на ленточке. Кромка подрезается под углом 6° — 8°, фаска при этом получается шириной 0.1 – 0.2 мм и больше, это зависит от диаметра сверла. Этот способ применяется при диаметре инструмента более 12 мм для обработки твердых и неоднородных материалов.
При работе с материалами, требующими повышенной остроты сверла подрезание фаски на боковой грани и ленточке не выполняется. Для таких работ ленточку нужно подточить со стороны канавки, т.е. передней грани.
Правила заточки
Для заточки сверл в мастерских и на производстве, чаще всего, используют точило, реже специальное оборудование. В процессе восстановления режущей грани нужно придерживаться следующих правил:
- чем твёрже материал, из которого изготовлено сверло, тем с меньшей скоростью следует его обрабатывать;
- нужно соблюдать короткие циклы заточки, за одно касание круга снимать незначительный слой материала, не давая инструменту нагреваться;
- сверло не прижимается сильно к точильному кругу — это увеличит его нагрев;
- периодически охлаждайте сверло, например, в, заранее приготовленной, баночке с холодной водой.
Во время заточки нельзя допускать перегрева сверла, он приведет к растрескиванию, размягчению металла, снижению стойкости инструмента. Понять, что металл сильно греется можно по изменению его цвета.
При заточке поверхности зачищают до тех пор, пока не исчезнут все сколы и зазубрины. Нужно стремиться сделать их идеально гладкими, контролируя при этом все необходимые углы и длины граней.
Заточка сверла на точиле
Спиральные сверла по металлу, чаще всего, точат на точиле, его еще называют наждаком, точильно-полировальным, обдирочно-заточным или просто станком для заточки. Точило используют для обработки металлических заготовок и деталей, их шлифовки и заточки. Оно прекрасно подходит для заточки спиральных и других видов свёрл.
Для заточки понадобится абразивный круг из белого электрокорунда прямого профиля. Его марка должна быть 14А (A) или 25А (WA). Они предназначены для обработки углеродистых, легированных, быстрорежущих и нержавеющих марок сталей, заточки стального закаленного инструмента.
Абразивные круги так же называют наждачными и шлифовальными кругами. Реже их называют наждачными и шлифовальными камнями.
Рабочая поверхность камня должна быть ровной, без закруглений, выбоин и впадин. Если на поверхности есть дефекты, то их нужно устранить правилом, это процесс называется правкой шлифовального круга. При этом его поверхность стачивается, приобретая нужную форму, в данном случае – плоскую.
Для правки шлифовального камня используют алмазные и эльборовые карандаши (вставки), алмазные правящие гребенки, реже пользуются шарошками, подручными материалами, отрезными кругами с алмазным и эльборовым покрытием.
Процесс правки шлифовальных кругов разными правящими инструментами хорошо представлен в данном видео ролике:
На точиле должен быть установлен подручник, без него будет сложно выполнить качественную заточку. Подручник — это, чаще всего, металлическая регулируемая платформа, которая устанавливается перед диском для того, чтобы на нее можно было опереться или использовать как направляющую при работе с наждаком.
Подручник нужно выставить горизонтально, чтобы его верхняя плоскость была на одном уровне с осью вращения наждачного круга. Зазор между кругом и подручником нужно сделать минимально возможным, зазор в один миллиметр будет идеальным для заточки.
Для примера рассмотрим выполнение конической одинарной заточки с подрезанием перемычки. Т.к. данный вид заточки, хоть и не самый простой, но самый распространенный и подходит для восстановления остроты свёрл диаметром от 3 миллиметров.
Убедитесь в том, что на точило установлен камень из белого электрокорунда, его геометрия выправлена, а подручник установлен на одном горизонтальном уровне с осью вращения абразивного круга и на расстоянии в 1 мм от его поверхности.
Важно! По технике безопасности у точила запрещено работать в перчатках, не важно, тканевые они или медицинские. Это актуально для любых станков, где есть вращающиеся части из-за угрозы наматывания материала и затягивания частей тела.
Для начала нужно проработать все действия с выключенным точилом. На подручнике нужно нарисовать маркером линию под углом в 60 градусов к плоскости торца наждачного круга. Это нужно, чтобы вывести угол при вершине, примерно, в 120 градусов.
Сверло нужно взять двумя руками, ведущей рукой за рабочую часть, второй рукой – за хвостовик. После его нужно положить на подручник так, чтобы его боковая грань при взгляде сверху совпала с линией, нарисованной на подручнике.
Между подручником и сверлом нужно положить указательный палец – он будет исполнять роль качели при конической заточке. Когда инструмент лежит на пальце, то между ним и наждачным кругом образуется угол, примерно равный 7° — 12°. Именно это значение нужно выдержать на режущей кромке.
Теперь нужно отработать движения, которыми будет производиться коническая заточка. Слегка придавливаем переднюю кромку сверла к наждаку, при этом кромка должна находиться в горизонтальной плоскости. Далее медленно опускаем хвостовик вниз, не ослабляя прижим, до тех пор, пока на поверхности круга не будет лежать задняя часть задней поверхности. При этом круг должен провернуться.
Отводим сверло назад от круга, переворачиваем его другой режущей кромкой и снова прикладываем к кругу в том же положении, которое было в первый раз. Повторяем колебательное движение хвостовиком так, чтобы наждак опять провернулся. Данное движение с поворотом наждака и переворотом сверла нужно отработать несколько раз, до тех пор, пока оно не будет выполняться автоматически.
После можно включать точило и приступать к заточке. В процессе выполняются всё те же действия:
- выравниваем сверло по нарисованной на подручнике отметке на угол 60° к точилу;
- прикладываем к точилу переднюю кромку, следя за ее горизонтальным положением;
- опускаем хвостовик до полной обработки задней грани;
- отводим и переворачиваем на 180° вокруг оси;
- повторяем весь процесс.
После выполнения нескольких подходов, когда при визуальном осмотре, режущие кромки будут гладкие и острые, а на задней части будет закругленный скос, нужно проверить соответствие углов и длин режущих кромок. Для этого желательно иметь под рукой специальный шаблон, угломер или транспортир для измерения углов заточки и штангенциркуль для измерения длин режущих кромок.
Первая ошибка, которую можно допустить в процессе заточки и выявить при проверке – это заваливание режущей кромки вперед. Из-за чего она не будет самой высокой точкой зуба, а на задней поверхности будет своеобразна возвышенность, горка. При этом сверло работать не будет, т.к. при сверлении оно просто будет тереться задней поверхностью о материал. Ошибку нужно исправить, выполнив заточку заново.
Второе, что нужно проверить – это соответствие длин режущих кромок, измеряемое от центральной точки на перемычке до боковых вершин режущих кромок. Эти расстояния должны соответствовать с двух сторон, иначе отверстие при сверлении будет разбиваться, его итоговый диаметр будет больше номинала, указанного на сверле.
Далее проверяем угол при вершине сверла при помощи специального или самодельного шаблона. При проверке можно обнаружить, что угол получился немного больше или меньше, чем 120 градусов, в целом, на это можно закрыть глаза и оставить как есть. Но, если угол при вершине у одного зуба будет больше, чем у второго, то это нужно исправлять, иначе одна сторона сверла работать не будет, а вторая будет сильно греться и быстрее изнашиваться
Финальным этапом проверки будет сверление какой-то ненужной металлической заготовки. При этом сверло должно вгрызаться в металл плавно, без биения от центра, стружка должна равномерно выходить с двух сторон из канавок в одинаковом количестве. Получившееся отверстие не должно превышать номинальный диаметр, указанный на сверле, более чем на 0.05 – 0.1 см.
Теперь можно выполнить подточку перемычки, что должно уменьшить усилие при сверлении, инструмент будет лучше врезаться в металл, а его стойкость повысится.
Видео инструкция по заточке
Так же мы настоятельно рекомендуем посмотреть видео инструкцию по заточке спиральных сверл на точиле от Виктора Леонтьева. В этом видео подробно рассказывается обо всем процессе заточки, начиная с теории и заканчивая практикой.
Как продлить срок службы сверла
«Посадить» сверло не сложно, сложнее будет вернуть ему работоспособность. Чтобы продлить срок его службы нужно помнить о следующих правилах работы:
- Не допускайте перегрева свёрл. Перегрев рабочей части сверла способствует размягчению металла, его быстрому затуплению.
- Подберите скорость вращения. Скорость вращения сверла подбирают в зависимости от его типа и диаметра. Для разных материалов нужное число оборотов при одинаковом диаметре сверла так же будет отличаться.
- Смазывайте сверло. При сверлении отверстий в металле возникает сильное трение между сверлом и заготовкой, что приводит к его перегреву и быстрому износу. Для уменьшения трения в место соприкосновения сверла с деталью подливают машинное масло.
- Извлекайте стружку. При работе с деревом нужно часто извлекать сверло и очищать его от набившейся стружки. Ее избыток может привести к перегреву, а так же сверло может застрять в детали и сломаться. Давайте сверлу остывать между погружениями.
- Делайте отверстия в металле за несколько проходов. Если необходимо просверлить отверстие диаметром более 6 мм, желательно делать это за несколько проходов сверлами разного диаметра, постепенно увеличивая диаметр на 5-6 мм. Это так же позволит просверлить размеченные отверстия точнее.
- При заточке подтачивайте перемычку и ленточку. Это повысит стойкость, сверло будет лучше врезается в материал, возрастает производительность сверления, уменьшается усилие подачи.
Ниже приведена таблица с приблизительными значениями количества оборотов в минуту в зависимости от диаметра сверла и обрабатываемого материала.
| Ø, мм | Мягкие породы дерева | Твердые породы дерева | Сталь | Медь | Алюминий |
|---|---|---|---|---|---|
| Спиральные сверла по металлу | |||||
| до 6 | 3000 | 3000 | 3000 | 3000 | 3000 |
| 6-10 | 3000 | 1500 | 1000 | 1200 | 2500 |
| 10-16 | 1500 | 750 | 600 | 750 | 1500 |
| 16-25 | 750 | 500 | 350 | 400 | 1000 |
| Спиральные сверла с подрезателем по дереву | |||||
| до 3 | 1800 | 1200 | — | — | — |
| 6 | 1800 | 1000 | — | — | — |
| 9 | 1800 | 750 | — | — | — |
| 12 | 1800 | 750 | — | — | — |
| 16 | 1800 | 500 | — | — | — |
| 19 | 1400 | 250 | — | — | — |
| 22 | 1200 | 250 | — | — | — |
| 25 | 100 | 250 | — | — | — |
| Перьевое (перовое) сверло по дереву | |||||
| до 12 | 2000 | 1500 | — | — | — |
| 12-25 | 1750 | 1500 | — | — | — |
| 25-39 | 1500 | 1000 | — | — | — |