Твердосплавные сверла по металлу: виды, особенности, критерии выбора

Часто во время обработки металлических заготовок приходится прибегать к специальным приспособлениям, рассчитанным на работу с особо прочными материалами. Именно таким может считаться твердосплавное сверло. Эта деталь получила наибольшее распространение при обработке пазов. В то же время с ее помощью выполняется резьба металлических изделий.

Подобным элементом часто оснащают станки различного назначения. Если рассматривать предлагаемые на рынке виды таких сверл, то самыми востребованными считаются концевые виды.

Рассматривая доступные к продаже изделия, следует отметить, что они могут иметь разное число зубцов и вариант исполнения. Обычно эти элементы создаются с применением особых материалов, которые отличаются высоким качеством исполнения и демонстрируют высокую стойкость к износу. Эти свойства и позволяют с минимальными затратами времени выполнять необходимые операции.

Какие факторы следует учитывать при выборе средств?

В рамках доступных для сверления приспособлений можно выделить несколько наиболее распространенных типов:

• цилиндрические;
• концевые;
• шпоночные.

Принять правильное решение в пользу подходящего типа можно лишь при условии, если покупатель имеет представления о том, для чего он планирует использовать это устройство. Помимо глубины сверления необходимо знать о материале, который придется обрабатывать.

На этапе выбора твердосплавных сверл для металла наибольшего внимания заслуживают следующие параметры:

• прочность;
• качество исполнения;
• марка и страна-производитель;
• применяемый для изготовления материал;
• стоимость;
• надежность.

Наилучшим решением будет, если покупатель остановит выбор на сверлах проверенных производителей. Действуя подобным образом, можно гарантировать, что во время сверления не возникнет вынужденных перерывов, а также будет исключено низкое качество готовых изделий.

Критерии выбора

Выбирая твердосплавные сверла, которые могут иметь различные геометрические параметры и конструктивное исполнение, следует учитывать следующие характеристики: материал изделия, в котором необходимо просверлить отверстие, а также диаметр и глубину последнего. Наиболее значимыми параметрами, на которые необходимо обращать внимание, выбирая сверло с твердосплавными пластинами, являются:

1. материал, из которого выполнена режущая часть;
2. прочность используемого твердого сплава;
3. качество изготовления сверла;
4. торговая марка и страна-производитель;
5. стоимость.

Сверла с твердосплавными пластинами для дрели имеют острые режущие грани

Несмотря на то, что сверла твердосплавные, выпущенные под известными торговыми марками, отличаются самой высокой ценой на рынке, выбирать желательно именно их, так как их качество и надежность находятся на самом высоком уровне. Учитывая тот факт, что любое твердосплавное сверло стоит недешево, выбирать инструмент сомнительного качества от неизвестных производителей не имеет никакого смысла.

Твёрдосплавные свёрла: применение, разнообразие моделей и отличия

Сверлильные изделия твердосплавного варианта исполнения широко используются не только на производстве, но и в быту, причиной чего являются их функциональные особенности и значимые преимущества. Предлагаемые модели могут быть классифицированы на несколько видов, исходя из такого параметра, как сфера их применения.
Скажем, если возникает задача по созданию отверстий большого диаметра, то желательно останавливать выбор на сверлах первого типа. Приспособления винтового исполнения помогут эффективно выполнять операцию, если необходимо обеспечить значительную глубину создаваемого отверстия.

Какие бывают твердосплавные сверла?

Характерной особенностью твердосплавных сверл для металла является очень прочная титаново-вольфрамовая основа, полезный эффект от наличия которой сводится к обеспечению высокой скорости выполнения работы. В дополнение к этому преимуществом подобных изделий является высокая стойкость к внешним воздействиям.

Виды сверл

Принято различать следующие виды твёрдосплавных свёрл для металла:

• сплошные;
• сварные;
• оснащенные пластинами.

В случае возникновения необходимости в приобретении твердосплавных сверл желательно рассматривать модели от известных фирм. Это дает уверенность в высоком качестве и надежности приобретаемого продукта.

Конструкции сверл со сменными твердосплавными пластинами

При создании сверл для металла, оснащенных сменными твердосплавными пластинами, обязательно должен быть выдержан диаметр, диапазон которых может составлять 12–63 мм. Они позволяют создавать отверстия до 5 диаметров. Причем они в состоянии работать с поверхностями из различных материалов. В основе сверла для металла присутствует корпус, имеющий точные посадочные поверхности под пластины и непосредственно твердосплавные пластины, которые фиксируются в корпусе за счет винтов.
Особенности конструкционного исполнения корпуса сверла для металла связаны с внешним оформлением и размерами канавок, используемых для удаления стружки. Они могут иметь прямой либо спиральный вариант исполнения. Стоит заметить, что они могут различаться в плане угла подъема винтовой линии. Если профилирование каналов была проведено с соблюдением технологии, то это дает возможность выполнять обработку с высокой подачей. Причем здесь исключается спутывание стружки, а качество обработанной поверхности остается достаточно высоким.

Также необходимо уделить внимание исполнению каналов для подвода СОЖ. Лучше всего, когда они находятся недалеко от зоны корпуса. Такой вариант размещения позволяет сократить до минимума сердцевину корпуса сверла, что дает возможность нарастить канавки, используемые для удаления стружки.

Конструкция

Устройство твердосплавных пластин имеет свои особенности, благодаря чему удается добиваться высокой производительности и устойчивости инструмента при обработке различных материалов и эксплуатации инструмента в любых условиях. Обеспечить более высокую производительность и устойчивость инструмента удается благодаря геометрии передней поверхности пластины, марке твердого сплава и исполнению самой пластины.
Наибольшее распространение получили твёрдосплавные пластины для сверл, имеющие форму трех- и четырехгранника. Сверление с применением этих приспособлений позволяет обеспечить создаваемому отверстию почти плоское дно. Особенностью устаревших модификаций сверл является наличие квадратной, треугольной или пластины типа «ломанный треугольник». При использовании подобных устройств можно гарантировать достаточно хорошие результаты в плане производительности, стойкости и качества. Однако все же они показывают не такие впечатляющие результаты, как изделия для сверления, оснащенные специально профилированными пластинами.

Наилучших результатов можно ожидать от технологии, которая внедрена в конструкции, носящая название пошагового врезания. Здесь внимание уделяется режущей кромке центральной четырехгранной пластины, выполненной в виде волны. Вначале при помощи подобной технологии удается добиться стабилизации сверла и в то же время уменьшения до минимума риска его увода. В дополнение к этому наблюдается существенное уменьшение силы резания.

Сверла, оснащенные сменными твердосплавными пластинами, для металла выделяются и тем, что позволяют создавать отверстия, диаметр которых превышает номинальный показатель сверла. Это достигается за счет смещения сверла на токарном станке по отношению к оси элемента на расстоянии в диапазоне 0,8–3,5 мм. Точное значение определяется непосредственно диаметром.

Подобную операцию на обрабатывающем центре выполняют при помощи эксцентриковых втулок. Также вместо них могут использоваться регулируемые патроны для сверл. Вместе с тем при помощи сверла со сменными твердосплавными пластинами для металла можно выполнять такую операцию, как растачивание заранее созданных отверстий, а также обработка фасок. Эта задача решается при помощи периферийной пластины сверла.

Собираясь использовать сверла со сменными пластинами для металла, необходимо иметь в виду, что с их помощью можно обрабатывать наклонные и вогнутые поверхности, не прибегая к подготовке поверхности и засверливанию. Чтобы успешно справиться с подобной задачей, необходимо только уменьшить подачу при врезании на 50–70%.

Виды сверл с твердосплавными пластинами

На современном рынке представлено большое разнообразие твердосплавных сверл, предназначенных для выполнения работ по металлу и другим материалам. Классификация такого инструмента осуществляется по нескольким параметрам, к которым, в частности, относятся:

• материал изготовления твердосплавной пластины, в качестве которого могут использоваться сплавы марок ВК6, ВК8 и др.;
• способ крепления твердосплавных пластинок к основной части сверла;
• форма, которую имеют твердосплавные пластинки;
• форма канавок между рабочими поверхностями сверла, предназначенных для эффективного отвода отходов обработки.

В качестве материала изготовления режущих пластинок, которыми оснащается твердосплавное сверло, используются преимущественно сплавы вольфрамо-карбидной группы. Наиболее популярным является сплав марки ВК8.

Свойства и применение сплавов вольфрамовой группы

Такие сплавы, получаемые преимущественно методами порошковой металлургии, полностью соответствуют своему названию – «твердые». В частности, твердость популярного сплава марки ВК8 в зависимости от условий его производства находится в интервале 1670–2800 единиц по шкале Роквелла. Благодаря этому сверло, оснащенное режущими пластинами из сплава ВК8, можно успешно использовать для выполнения отверстий в таких материалах, как легированные стали (в том числе жаростойкой группы), чугун, твердые породы дерева. Немаловажным является и то, что сплав марки ВК8 по сравнению с другими твердосплавными материалами отличается доступной стоимостью.

Твердосплавные пластинки могут фиксироваться на режущей части сверла при помощи пайки или посредством винтового (механического) соединения. В первом случае твердосплавные пластины могут перетачиваться ограниченное количество раз, хотя и характеризуются более высокой надежностью. Кроме того, они довольно часто ломаются. Именно поэтому большую популярность завоевал инструмент, неперетачиваемые режущие пластины на котором крепятся механическим способом.

Типы твердосплавных пластин, используемых для сверл

Для оснащения сверл данного типа используются твердосплавные пластины в форме:

• параллелограмма;
• прямоугольника;
• ромба;
• неправильного треугольника (такие пластины характеризуются наличием шести режущих кромок).

Большое значение при использовании твердосплавных сверл по обработке металла и других материалов имеет форма канавок между рабочими поверхностями инструмента. Вне зависимости от формы таких канавок их внутренняя поверхность должна быть тщательно отполирована, что позволит обеспечить эффективный отвод стружки из зоны обработки.

Твердосплавное сверло с внутренней подачей охлаждающей жидкости

Увеличение производительности

Среди достоинств, которыми обладают сверла для металла, оснащенные сменными твердосплавными пластинами, следует выделить то, что они позволяют повысить уровень производительности, стойкости и добиться большей экономии на изготовление одной детали.
Если планируется создавать отверстия ф25, а используемая поверхность выполнена из стали, то при работе высококачественным сверлом для металла из быстрорежущей стали лучше всего задействовать следующие режимы обработки:

• Для шпинделя выбирается частота вращения 380 мин-1;
• подача на оборот выставляется на уровне 0,4 мм/об.;
• показатель минутной подачи будет иметь значение 152 мм/мин.

Если для обработки аналогичного материала выбрано сверло со сменными твердосплавными пластинами, то для шпинделя должна быть выбрана частота вращения, имеющая значение 3700 мин-1, подача на оборот составит 0,09 мм/об., а оптимальным показателем минутной подачи будет 333 мм/мин.

Особенностью всех пластин является наличие четырех режущих кромок. В дополнение к этому следует помнить о том, что твердосплавные пластины обладают куда большей стойкостью, нежели изделия для сверления, выполненные на основе быстрорежущей стали. Если выбор был остановлен на приспособлениях, оснащенных сменными пластинами, то пользователю не придется тратить время и силы на такую операцию, как переточка инструмента. Особую актуальность это достоинство приобретает в ситуациях, когда планируется создавать множество отверстий.

Конструктивные особенности

Конструктивно изделие, как и любой другой вид сверла, состоит из рабочей части и хвостовика.

Отличаются изделия материалом изготовления и конструктивными особенностями рабочей части. Материалами для их изготовления служат сплавы вольфрамо-карбидной группы марок ВК3, ВК4, ВВ6, ВК8, ВК10, ВК3-М, ВК6-ОМ, ВК10-ОМ, ВК15-ОМ и др. Расшифровывается условное обозначение следующим образом. ВК обозначает карбид вольфрама, цифра, идущая за ним – содержание кобальта в %. Буквы М и ОМ обозначают зернистость сплава: М – мелкозернистый, ОМ – особомелкозернистый. Отсутствие буквы означает, что сплав средней зернистости. Таким образом, условное обозначение ВК15-ОМ говорит, что сплав является особомелкозернистым с содержанием карбида вольфрама в количестве 85 % и кобальта 15 %.

При нагреве свыше 900 °C и даже выше такие сплавы, спеченные и литые, сохраняют свои качественные характеристики. Выбор конкретной марки зависит от вида обработки материала, в котором будет выполняться сверлильная операция. Это может быть черновое, получистовое, чистовое и окончательное сверление.

Твердосплавные режущие инструменты обязательно жестко закрепляются в патроне оборудования и работают в жестких условиях – при больших скоростях. Поэтому внутреннюю часть сверл среднего и большого диаметра выполняют с канавками для подачи охлаждающего вещества. Это уменьшает износ режущих кромок и температуру нагрева, облегчает отвод стружки.

Применение СОЖ

Чтобы добиться наилучших результатов при использовании сверла для металла, оснащенного сменными твердосплавными пластинами, в обязательном порядке должен присутствовать внутренний подвод СОЖ. Если приходится иметь дело с отверстиями, глубина которых не превышает одного диаметра, то здесь допустимо отказаться от использования СОЖ. При определении расхода СОЖ следует учитывать диаметр используемого сверла для металла.
Если рассматривать номенклатуру сверл для металла, оснащенных сменными твердосплавными пластинами, то она включает достаточно большое количество модификаций. Причем для получения наилучших результатов при осуществлении сверления следует в первую очередь позаботиться о правильном подборе и использовании металлорежущего инструмента. По этой причине, решив использовать новую технологию или внести изменения в имеющуюся, желательно привлечь к реализации этого замысла специалистов. Они не только помогут подсказать наиболее подходящее решение для возникшей задачи, но и помогут наиболее эффективно его реализовать.

Охлаждение и смазка твердосплавных сверл

Как уже говорилось выше, чтобы сделать обработку сверлом с твердосплавными пластинами более эффективной, необходимо обеспечить внутреннее охлаждение инструмента. Не использовать при применении таких сверл смазывающе-охлаждающую жидкость можно в тех случаях, когда глубина формируемого отверстия не превышает одного диаметра инструмента.

На качество выполняемого отверстия, а также на скорость его сверления оказывает влияние не только количество подаваемой во внутреннюю полость сверла СОЖ (не менее 12–15 л/мин), но и величина напора (не менее 12–15 Атм). Смазывающе-охлаждающая жидкость, подаваемая в зону обработки в таком количестве и с таким напором, обеспечивает не только интенсивное охлаждение инструмента, но и эффективный отвод стружки и других отходов сверления.

Сверление с наружной подачей охлаждающей жидкости

Технические рекомендации при сверлении металлов

Чтобы правильно выполнить центровку сверла для металла, следует применять центрирующий штифт. Для этого следует накернить отверстие, ориентируясь на разметку. Затем штифт вставляют в углубление и включают магнит. Далее следует повторно убедиться в правильном размещении штифта, поскольку при работающем магните часто происходит смещение штатива.
Определитесь с оптимальной скоростью. Этот параметр имеет большое значение. Следует учесть, что в случае выбора более высокой скорости, чем рекомендовано, выполнить работу по сверлению не удастся. Обязательно необходимо обеспечить частоту вращения не ниже 25% от рекомендованной. При работе с твердосплавными сверлами следует помнить о том, что они чутко реагируют на чересчур заниженные скорости. В этом случае можно столкнуться с такими явлениями, как повышенная вибрация и выкрошивание зубьев. Если скорость будет завышена более, чем на 20%, то при использовании сверла из быстрорежущей и порошковой стали последние быстро придут в негодность.

Следует правильно выбрать подачу. В начале работы необходимо установить подачу на уровне в 2 раза ниже рекомендованного. Следует иметь в виду, что при слишком большом давлении на сверло скорость останется прежней. Чтобы добиться большей производительности, рекомендуется применять в сочетании с твердосплавными сверлами оборудование, обладающее повышенной частотой вращения. Иногда может понадобиться прилагать больше усилий во время сверления. Если это происходит, то высока вероятность, что вы работаете затупившимся сверлом либо пытаетесь создать отверстие в слишком твердом материале.