Каких видов и размеров бывают напильники по металлу и как используются?

Предназначение напильников

Напильник – ручной инструмент универсального назначения, способный при одном поступательном движении срезать тонкий слой с поверхности обрабатываемого материала. С его помощью решают много разнообразных задач:

1. Очищают детали и заготовки от ржавчины и других видов коррозии.
2. Удаляют слой грязи или краски.
3. Выполняют точение детали до получения требуемого размера.
4. Затачивают другие инструменты, используемые в повседневной работе.
5. Зачищают электрические контакты в системах электрооборудования.
6. Шлифуют и полируют поверхность металла и иного материала.

Что такое напильник и для чего он нужен?

Это один из самых популярных видов слесарных приспособлений для ручной обработки самых разнообразных материалов: металл, дерево, пластмасса, кости, стекло и прочих.

Для каждой сферы применения предназначается свой тип инструмента, имеющий подходящие элементы напильника для поставленной задачи.

В качестве общих функций, он предназначен для выполнения следующих операций:

• заточка режущих кромок; • шлифование и снятие заусенцев; • зачистка поверхности до определенного уровня шероховатости; • послойное опиливание поверхности; • отрезка заготовок; • подгонка размеров; • выполнение канавок, фасок, радиусов, шлицев, пазов и пр; • придание конструктивным элементам нужной формы.

Читать также: Как работает инвертор 12 220

Рифленая поверхность способна обеспечить высокий уровень точности и чистоты обрабатываемых элементов при небольших физических затратах.

Пилочку для ногтей с полным правом можно отнести к одной из разновидностей этого инструмента.

Виды напильников

Современные школьники, оказываясь в инструментальных цехах на экскурсии, часто с усмешкой разглядывают инструмент, которым пользуются слесари инструментальщики. Рядом могут стоять сложные станки, способные в течение нескольких секунд срезать толстые слои металла.

А слесари обрабатывают деталь с помощью ручных приспособлений с ручками, водят ими по заготовкам, добиваясь нужного размера или вида детали. Часто для уточнения каких-то особенностей просматривают результаты труда через лупы.

Однако особо тонкую доводку изделия порой нельзя доверить машине. Только с помощью напильника или его младшего брата – надфиля можно добиться требуемых параметров. Эти инструменты используются для снятия слоя металла.

Чаще всего на прочной стальной полосе имеется насечка. Это невысокие зубья, расположенные в определенной последовательности (нанесена специальная насечка). Специальным стандартом (ГОСТ 1465-80) утверждены правила расположения зубьев и их форма.

Для изготовления используются углеродистые стали (У9…У11) или специальные сплавы железа с легирующими элементами. Напильники проходят термообработку, в результате которой поверхностная твердость достигает до 54…60 HRC (твердость по прибору Роквелла).

Для удобства использования на конце имеется треугольный или цилиндрический хвостовик. На хвостовик надевают рукоятку. Ее изготавливают из разных материалов (древесина, оргстекло, металл). Профессионалы предпочитают пользоваться деревянными ручками из березы или ореха.

Важно! Чтобы ручка не раскалывалась при вбивании хвостовика, на конце устанавливается металлическое кольцо.

Инструментальные стали для изготовления напильников

Исследуя свойства стали, заметили, что при определенном содержании углерода появляется возможность с помощью специальной термообработки получать высокую твердость. Низкое содержание углерода не позволяет производить закалку, повышающую прочностные свойства металла.

Только при концентрации 0,8% и выше меняются свойства сплава Fe-FeC₃ (свойства изучаются в специальном курсе технологии металлов, получившем название «Материаловедение»). Отожженная сталь довольно пластична, ее можно обрабатывать на металлорежущих станках. Есть состояние, при котором отмечается высокая пластичность. Его называют аустенитом. Достигается при температуре 727 ⁰С и выше.

Только заэвтектоидные стали могут подвергаться закалке и отпуску. Если нет никаких других добавок, то их принято обозначать в виде У8…У13. Буква «У» характеризует углеродистую сталь, а число – указывает на содержание углерода в сотых долях процента.

Внимание! Чтобы проводить закалку, нужно нагревать стальную деталь до температуры аустенита и выше. Ее легко определить с помощью магнита. При достижении нужного значения при нагревании полностью пропадают магнитные свойства.

Некоторые считают, что достаточно нагреть до соответствующей температуры. При нагревании теплопроводность металла резко снижается. В течение одной минуты детали массой около 1 кг прогреваются на глубину 0,10…0,13 мм.

Важно! Чтобы закалить поверхность на глубину 1,5…2,5 мм потребуется выдержка при нужной температуре не менее 15…20 минут. Менее глубокая закалка может сопровождаться тем, что измерительный конус на приборе Роквелла провалится сквозь тонкий слой закаленного металла. Результат окажется неутешительным.

Закалку выполняют в воде, на воздухе и в минеральном масле. Высокая скорость охлаждения способствует более глубокому закаливанию металла. При изготовлении режущих инструментов выполняют закалку в масле. Охлаждение стали происходит со скоростью 400…450 ⁰/сек.

После закалки детали приобретают определенную хрупкость. Поэтому для снятия внутренних напряжений выполняют низкий отпуск. Он происходит при температуре 180…250 ⁰С. Деталь помещают в муфельные печи, разогретые до заданной температуры. Выдерживают в них не менее 30…40 минут. Потом дают возможность медленно остыть.

На практике термообработка металла напильника происходит в следующей последовательности:

• Заготовка нагревается до температуры 900…920 ⁰С (более высокое значение объясняется тем, что требуется меньше времени на внутренний прогрев металла).
• Выдерживается в нагретом состоянии в течение 15…20 минут.
• Закаливается в минеральном масле (допускается использовать отработку из двигателей внутреннего сгорания).
• Выполняется проверка твердости, при правильном нагревании и охлаждении получают тростит закалки (HRC 54…58).
• Заготовка помещается в муфельную печь с температурой 200…210 ⁰С.
• Выдерживается 30…40 минут и вынимается наружу.
• Остывает на воздухе (температура 18…22 ⁰С) самостоятельно.
• Проверяется твердость, у тростита отпуска (состояние закаленного и отпущенного металла) твердость увеличивается на 2…4 единицы.

Чтобы повысить прочность и твердость сталей при их варке добавляют легирующие элементы. Они позволяют улучшить эксплуатационные характеристики и получить металл заданными свойствами.

Формы напильников

Виды напильников по металлу вырабатывались в течение последних двухсот пятидесяти лет. Размеры и параметры определялись в зависимости от тех задач, которые требовалось выполнять. Поэтому корректировалась и форма зубьев.

Первоначально мастерам требовалось обрабатывать чугунное литье, а также изделия из латуни и бронзы. Отливки имели литниковую систему и облой. Их спиливали, а потом поверхность шлифовали. Использовали напильники с разной величиной зуба. Для грубой обработки применяли инструмент, способный одним движением снимать до 0,5…1,0 мм слоя.

В дальнейшем у современных мастеров имеются наборы ручного режущего инструмента, которым пользуются, чтобы довести детали до требуемых параметров. На производственных предприятиях имеется категория рабочих (слесари). Одним из основных инструментов являются напильники.

Восстановление напильника народными способами

В домашних условиях можно заточить напильник более простыми способами. Многие умельцы для восстановления режущей части инструмента используют подручные средства:

1. Лимонная кислота. С напильника удаляется грязь и жирный налет. После этого подготавливается раствор – две полные чайные ложки лимонной кислоты на стакан чистой воды. Напильник помещается в кислотный раствор на сутки. При этом периодически следует проверять состояние инструмента. После восстановления напильник необходимо промыть в растворе щелочи для нейтрализации кислоты.
2. Хлорное железо. Реактив смешивают с водой в соотношении 1:4. В такой раствор погружается подготовленный напильник на 1,5 часа. После такой обработки инструмент становится намного острей.

   
   Хлорное железо – средство для восстановления напильника

Вместо лимонной кислоты для восстановления напильника можно использовать уксус. Для обезжиривания поверхности успешно используется простой раствор соды. В нем следует прокипятить инструмент в течение 10 минут.

Классификация по форме сечения

Форма определила название и назначение напильников, на ней создана основная классификация. В зависимости от профиля обрабатываемой поверхности подбирается сечение инструмента. Производители напильников предлагают использовать специальный ручной инструмент следующих сечений:

1. Плоские – напильники подобной формы подходят для обработки плоских и закругленных (выступающих) поверхностей. Это наиболее распространенное сечение у подобного инструмента.
2. Квадратные напильники применяют для обработки прямоугольных и квадратных отверстий. Ими обтачивают прямоугольные пазы на поверхности.
3. Круглые – с помощью них обрабатывают внутренние полости и отверстия, удаляют наплыв от сварных швов и облоя у отливок. Добиваются нужной конфигурации при доводке эллиптических поверхностей внутри детали.
4. Трехгранные – в сечении представляют правильный треугольник с углом наклона поверхностей 60 ⁰ друг к другу. Чаще всего подобный инструмент используют для заточки зубьев у другого инструмента, например, ножовки для пиления древесины.
5. Специальные – на некоторых предприятиях в инструментальных цехах изготавливают напильники особой формы. Например, при изготовлении двухтактных двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением нужно дорабатывать впускные отверстия. Заготовки получают литьем, но доработку выполняют вручную (дешевле, чем использовать специализированный станок).
6. Овальные или полуцилиндрические напильники применяют для обработки цилиндрических или конических впадин.

Ручной инструмент в зависимости от размеров обрабатываемых деталей изготавливают разной длины. Во времена использования паровозов у каждой бригады машинистов имелся напильник длиной 720 мм. Использовали для очистки сажи и иных загрязнений с поверхности труб парового котла.

Современные напильники редко изготавливаются длиннее 500 мм (размер определяется по длине рабочей части, где имеются зубья). Для мелких работ, например, в работе часовщиков используются надфили, с рабочей длиной около 50 мм.

Принята закономерность: чем крупнее зуб, тем длиннее рабочая часть. Объясняется довольно просто. Работа выполняется при поступательном движении вперед. Продвигая рабочую часть дальше, добиваются более глубокого снятия слоя при стачивании.

Крупные зубья оставляют на обрабатываемой поверхности глубокие риски. Чтобы добиться более качественной поверхности оставляют припуск на получение качественной поверхности. Ее получают, обрабатывая с помощью напильников, имеющих менее крупные зубья.

Используя бархатные напильники, получают блестящую поверхность с минимальным количеством рисок. Последующая полировка производится уже другими инструментами. На практике выполняется обработка в несколько этапов (не менее двух). Первый – обработка грубым инструментом, второй – чистовая доводка поверхностей.

Чем отличается рашпиль от напильника?

Грубую обработку деталей можно доверить рашпилю. Такой вид напильника применяется для черновой работы, он имеет самые большие насечки, чем и выделяется. Для достижения лучшего эффекта в работе специалисты советуют использовать по очереди рашпиль, а после него алмазный напильник. Набор рашпилей – выгодная покупка, несколько инструментов значительно облегчат работу домашнего мастера. Минимальное количество изделий для работы с древесиной, мягким металлом, пластмассой и кожей состоит из рашпилей следующего вида:

• плоского;
• круглого;
• полукруглого.

Особенности применения инструментов ручного точения

Есть весьма условное деление по назначению. Выделяют основные категории.

• Слесарные – наиболее распространённые напильники. Их используют на любом промышленном предприятии. В домашних мастерских и личных хозяйствах нетрудно встретить подобный инструмент.
• Надфили используются для тонкой работы. Основными пользователями являются ювелиры, слесари-лекальщики. Без мелкого инструмента трудно невозможно обрабатывать труднодоступные места. Например, Михаил Тимофеевич Калашников уже будучи известным конструктором автоматического оружия дорабатывал отдельные детали самостоятельно с помощью набора надфилей.
• Заточные напильники (в основном треугольные и ромбовидные) используются для заточки зубьев на ножовках, пильных цепях и в других местах, где требуется восстановить требуемую остроту режущих кромок.
• Рашпили – особый класс инструментов, используемых для обработки древесины и иных неметаллических материалов. Их отличает наличие зубьев особой точечной формы. Иногда рашпили называют драчевыми напильниками, хотя – это не совсем верно.

Уход за инструментом

Напильник довольно хрупкий и быстро портится при небрежном обращении, поэтому очень важен надлежащий уход. Во время обработки металлические опилки застревают в углублениях, из-за чего свойства инструмента снижаются, и он начинает скользить по поверхности — «не берет» ее.

Для драчевых напильников продают специальную лопатку из мягкого железа. Остальным же подойдет обычная щетка со стальной щетиной. Чистка должна происходить только по направлению насечки, чтобы предотвратить ее затупление.

Стоит ознакомиться и с другими правила ухода за напильником.

• не ударять инструментом о твердые предметы. Это касается не только работы, но и хранения. Поэтому лучше складывать инструменты изолированно в ящик или чехол с гнездами,
• не класть на металл, чтобы не повредить зубья. Поэтому еще до работы следует позаботиться о подставке под напильник — лучше всего из дерева,
• хранить в сухом месте, чтобы избежать появления ржавчины,
• не снимать напильником окалину — это приведет к быстрой порче инструмента (либо снимать тем, который не жалко),
• «нагружать» напильник постепенно — не стоит сразу после покупки опиливать твердые металлы. Лучше начать с мягких и плавно переходить на твердые — так зубья затупятся меньше,
• если напильник запачкался в масле, поможет древесный уголь — стоит натереть им инструмент, а затем пройтись щеткой со стальной щетиной (все движения выполняются вдоль зубьев).

Умельцы в интернете даже самостоятельно затачивают напильник с помощью хлорного железа, уксуса или лимонной кислоты.

Виды насечки на поверхности инструмента

По характеру насечек принято говорить об одинарном или двойном исполнении.

Одинарное исполнение чаще встречается у грубого инструмента. Здесь зуб имеет длинную режущую кромку. Ее длина соответствует ширине напильника. Чтобы легче производить заглубление в толщу обрабатываемого металла, насечку выполняют наклонной под углом 25⁰. Получается резание с некоторым смещением. Облегчается внедрение вглубь детали. Несколько снижается усилие.

Двойное исполнение насечки выполняют под углом друг к другу. Вторую насеку выполняют под углом 45 ⁰. Теперь режущие зубья ограничены по длине. Там, где происходит пересечение линий, формируются места, где ломается стружка. Следовательно, подобные напильники при работе требуют меньших физических затрат (не нужно тратить силы на скручивание длинной стружки).

Нумерация насечек на инструментах

Таблица для определения номера насечки, применительно к разным формам сечения

Размер зуба на поверхности зависит от плотности нанесения насечек. Чем их больше, тем меньше зубья.

Принята классификация насечек по цифровым значениям от 0 до 5. Самые крупные зубья могут снимать до 0,8…1,1 мм металла. Принято такому инструменту присваивать нумерацию «0» или «1». Такой инструмент получил наименование «драчевый».

Напильники, срезающие за один проход металл на глубину от 0,02…0,04 до 0,08…0,10 мм, нумеруются под цифрами «2» или «3». Такие напильники называют «личными».

Если же инструмент снимает 0,010…0,015 мм, то ему присваивают номер «4» или «5». Их называют «бархатными». При работе с ними получается самое высокое качество обработки и точность.

Обычно насечку наносят методом накатывания. Разогретая до аустенитного состояния заготовка поступает на формовочный станок. Система роликов производит накатывание каналов на рабочей поверхности инструмента.

Для изготовления личных и бархатных напильников используется метод фрезерования. Обработка выполняется на заготовках перед закалкой.

Маркировка

Изготовленный напильник должен быть промаркирован. Маркировка является изображением необходимой информации о характеристиках инструмента. В состав маркировки входит обозначение класса от 1 до 6; длина, обозначенная буквой L; вид насечки с номерами от 0 до 5. Последний показатель у практиков считается самым важным, он определяет выбор нужного инструмента в конкретной ситуации.

Показатель твердости зубьев обозначается буквами HRC и двумя цифрами– например, HRC 55. Тип стали обозначается как 13Х или У13А.

Размеры зубьев

Размеры зависят от количества насечек. Принято следующая классификация:

1. Напильники номеров 0 и 1 на один сантиметр длины имеют 10…13 зубьев.
2. Номера 2 и 3 характеризуются наличием 14…25 впадин на один сантиметр длины.
3. Бархатные напильники могут иметь от 30 до 80 впадин на 1 см рабочей поверхности.

Высокий зуб забивается реже. Мелкие зубья при обработке мягких металлов могут забиваться довольно быстро. Поэтому для очистки используют металлические щетки, ими и удаляются остатки металла из впадин.

Способы заточки

Вернуть рабочую форму напильнику можно с помощью химического, механического, пескоструйного и электрохимического метода. Каждый вариант заточки инструмента требует особого подхода и используется для определенных целей.

Химический:

Один из самых простых и эффективных методов заточки напильника. Травление в химических растворах позволяет полностью восстановить рабочую поверхность покрытого ржавчиной старого затупившегося инструмента.

Перед обработкой напильника химической жидкостью проводится подготовка его поверхности:

1. Удаляются все загрязнения с помощью металлической щетки.
2. При наличии ржавчина инструмент обрабатывают специальным раствором.
3. Затем выполняется обезжиривание режущей части инструмента. Для этого можно использовать любое средство для мытья посуды или стиральный порошок.
4. Очищенный от жирового налета напильник промывается под проточной водой. После этого его необходимо окунуть в ацетон, чтобы смыть все оставшиеся масляные отложения.

После таких процедур стержень с зубчиками напильника станет полностью чистым и подготовленным к процессу травления. Для восстановления применяется специальный раствор, компонентный состав которого имеет такое соотношение:

• 86% – вода;
• 8% – кислота азотная;
• 6% – кислота серная.

В такую смесь напильник опускается на десять минут. Химический раствор позволяет без изменения толщины инструмента увеличить высоту зубьев на режущей поверхности.

По истечении указанного времени выполняется проверка на рабочего участка. Недостаточно хорошо заточенный напильник можно протравить повторно. Восстановленный инструмент промывают содовым раствором.

Электрохимический:

Такой метод заточки напильника также требует предварительного очищения его режущей поверхности от грязи и жировых отложений. После этого инструмент погружают в кислотную смесь:

• 80% – воды;
• 11% – кислоты серной;
• 9% – азотной кислоты.

При этом пропускается постоянный ток низкого напряжения. В качестве катодов используются пластины из алюминия, площадь которых должна соответствовать или немного превышать площади поверхности напильника – анода.

READ Что такое рейсмусовый станок

Механический:

Такой вариант восстановления напильника предполагает замену старых насечек на новые зубья. Предварительно производится обжиг рабочей части инструмента.

Термообработка выполняется в специальной печи при температуре 760 – 820 градусов. После этого старую насечку удаляют на фрезерном станке и полностью отшлифовывают поверхность.

Новая насечка зубьев можно выполнять ручным способом с помощью зубила. На заводах для изготовления ребристой поверхности инструмента используются специальное пилонасечное оборудование.

Завершающим этапом механического восстановления напильника является закалка. Для этого используется раствор, состоящий из 50 литров воды, 2 килограмм поваренной соли и 1 литра соляной кислоты. После этого инструмент очищают, промывают в воде с небольшим количеством извести для защиты от коррозии и сушат.

Пескоструйный:

Для такого метода восстановления напильника используется мелкозернистый песок. Его направляют на режущую часть инструмента под небольшим углом. Заточка проводится со сторону хвостовика. Песок пропускается под давлением 5 кгс/см. кв. через сопло размером от 5 до 7 сантиметром.

Пескоструйный метод восстановления

Скорость обработки пескоструйным способом зависит от степени затопления зубьев и марки стали, из которой изготовлен напильник. Песок направляется к инструменту под прямым углом. Изначально затачивается основные насечки, а затем восстанавливается поверхность вспомогательных зубьев.

Ручки для напильников своими руками

Настоящие мастера оснащают имеющийся у них инструмент ручками, изготавливаемыми своими руками. С появлением пластических масс появился более широкий выбор материалов для самодельного изготовления.

Если имеется токарный станок, то ручку можно выточить из древесины твердых пород: орех, береза, ясень. В интернете довольно много чертежей, пользуясь которыми, изготавливается подходящая рукоятка.

Некоторые мастера используют эпоксидную смолу, чтобы изготовить необычную рукоять.

• Сначала подбирают возможные пористые материалы, которые можно пропитать эпоксидной смолой. Чаще всего используют ткани разного цвета. Создается микарта – многослойная ткань, пропитанная эпоксидкой.
• Их укладывают в желаемой последовательности.
• Разводят эпоксидную смолу согласно прилагаемой рецептуре.
• Смачивают каждый слой.
• Укладывают в выбранной последовательности и помещают под пресс.
• После завершения полимеризации образуется новый материал – микарта.
• Из микарты вытачивают ручку для напильника.

Видео: напильники “кубинские”.