Технологические методы обработки отверстий

Правила техники безопасности

При сверлении отверстий с применением алмазного инструмента следует всегда соблюдать определенные и установленные правила, связанные с безопасностью процесса:

перед сверлением надо проверить наличие электропроводки в месте работы;
оператор должен использовать специальную одежду, защитные очки и респиратор;
следует обезопасить зону, расположенную под местом сверления

Это особенно важно при вертикальном сверлении и при сверлении отверстий под углом;
используемое оборудование должно быть исправным. Не допускается наличие каких-либо повреждений изоляции питающего кабеля

Электрический кабель во время работы должен располагаться так, чтобы его нельзя было повредить;
сверление отверстий большого диаметра заканчивается выпадением керна. Учитывая его массу, очень важно позаботиться об отсутствии хрупких вещей и людей в зоне падения керна;
в процессе сверления оператор не должен касаться самой коронки, поскольку она при попадании на скрытую электропроводку может оказаться под напряжением;
при сверлении отверстий в несущих элементах необходимо использовать опорные конструкции.

Большую опасность представляют работы, проводимые на высоте более 1,5 м. В этом случае следует использовать надежные строительные леса.

Поскольку при сверлении бетона образуется боьшое количество бетонной крошки, с силой отлетающей от массива, то обязательно использование средств защиты глаз и лица.

Сверлить с лестницы категорически запрещено. Любое обслуживание используемого оборудования следует проводить только при выключенном электродвигателе.

Характеристики сверла для квадратных отверстий

Профиль сверла для выполнения квадратных отверстий соответствует треугольнику специальной формы, который назвали в честь его изобретателя Рело. Отличительная черта: съем металла выполняется боковой частью, плоскостей резания у него 3. При этом в процессе выполнения операции инструмент описывает основное и качательные движения. Выполняются они в противоположных направлениях (треугольник вращается вокруг подвижной оси). Особенность инструмента: он вычерчивает фигуру, представляющую собой пересечение одинаковых кругов. В результате его вершины вычерчивают квадрат. При этом ось вращения перемещается по определенной траектории, а не стоит на месте.

Как и любое сверло, изделие конструктивно состоит из рабочей части и хвостовика, с помощью которого крепится в патрон, шпиндель или специальное приспособление инструмента или станка. В профиле рабочей части предусмотрены эллипсовидные канавки для отвода стружки в процессе высверливания отверстий. Благодаря их наличию уменьшается нагрузка на зажимное устройство, повышается резательная способность кромок и снижается уровень инерции. Значительно повышает срок эксплуатации режущего инструмента использование охлаждающей жидкости (СОЖ) в процессе выполнения операции. В некоторых моделях сверл квадратного профиля могут предусматриваться канавки для прохождения жидкости.

Сверла для квадратных отверстий классифицируют по таким параметрам:

материалу, с которым могут работать (по металлу, дереву);
материалу изготовления (сталь легированная, углеродистая, быстрорежущая, сплав);
способу изготовления (цельные, составные);
конструкции (с накладной рамкой, переходником и без них);
конструкции хвостовой части (цилиндрическая, коническая, шестигранная);
серии исполнения (укороченная, средняя, длинная);
классу точности (нормальный, повышенный);
диаметру;
длине рабочей части.

По длине и диаметру отечественные изделия должны соответствовать требованиям ГОСТ 886-77, 4010-77 и 10902-77, импортные аналоги – действующим зарубежным стандартам. На хвостовик каждого сверла, выполняющего квадратный профиль в разных по плотности материалах, наносят маркировку. Указывается диаметр сверла, материал, из которого оно изготовлено, и даже логотип или наименование компании. Ходовыми являются сверла диаметром 9, 16, 23, 28 и 33 мм и длиной соответственно 50, 60, 75, 85 и 90 мм.

Электронно-лучевой способ получения отверстий малого диаметра

В производстве авиационных двигателей и их агрегатов ЭЛО используют для получения отверстий и узких пазов в различных материалах (сталях, никелевых и титановых сплавах и др.). Диаметр прошиваемых отверстий зависит от толщины обрабатываемого материала.

Электронно-лучевое сверление отверстий имеет следующие основные преимущества: — высокая скорость обработки; — выполнение процесса в вакууме обеспечивает отсутствие окисления; — малая зона термического влияния и отсутствие микротрещин; — малая конусность отверстий; — широкая номенклатура обрабатываемых материалов; — электронный пучок (в отличие от лазерного) практически полностью поглощается мишенью, что обеспечивает возможность обработки материалов с высокой прозрачностью и большой отражательной способностью.

Технологические возможности электронно-лучевого сверления по данным фирмы Acceleron Inc. приведены в табл. 1. Таблица 1

Толщина материала	0,05…5 мм
Диаметр отверстия	0,75…1,0 мм, угол наклона 20…90°
Точность обработки	± 0,025 мм, погрешность расположения ± 0,01 мм
Время обработки одного отверстия	0,1…5,0 мс
Форма отверстия	Коническое, цилиндрическое, колоколообразное
Производительность	1…2000 отв/с
Достигаемое отношение глубины к диаметру	25:1
Материалы	Металлы и сплавы, неметаллы, включая керамику, кварц,сапфир и др.

На рис. 1, 2 и 3 приведены примеры, иллюстрирующие технологические возможности, а на рис. 4 — установка для электронно-лучевого сверления отверстий малого диаметра.

Рис. 1. Перфорированные пазы в фольге из нержавеющей стали толщиной 0,05…0,08 мм

Рис. 2. Типичные отверстия диаметром 0,2 мм, полученные электронно-лучевым сверлением

Рис. 3. Отверстия, полученные электронно-лучевым способом

Рис. 4. Установка для перфорирования электронным лучом фирмы Steigerwald с многокоординатным ЧПУ (высокоскоростной электронно-лучевой перфоратор)

Данные, иллюстрирующие технологические возможности ЭЛО по обработке отверстий и узких щелей, приведены в таблицах 2 и 3. Таблица 2

Обрабатываемый материал	Толщина детали, мм	Ширина реза, мкм	Скорость резки, мм/мин	Ускоряющее напряжение, кВ	Ток луча, мкА
Вольфрам	0,25	25	<1	140	50
Нержавеющая сталь	2,5	125	10	140	100
Нержавеющая сталь	1,0	125	<1	140	100
Алюминий	2,5	125	10	140	100
Керамика (Al2O3)	0,75	300	30	125	60
Кварц	3,0	25	<1	140	10

Таблица 3

Обрабатываемый материал	Толщина детали, мм	Ширина реза, мкм	Скорость резки, мм/мин	Ускоряющее напряжение, кВ	Ток луча, мкА
Вольфрам	0,05	25	125	150	30
Нержавеющая сталь	0,175	100	50	130	50
Бронза	0,25	100	50	130	50
Алюминий	0,75	100	600	130	200

Для получения отверстий в фильтре (рис. 5), заготовка которого представляет собой цилиндр из листового материала, последняя устанавливается в специальное приспособление в вакуумной камере и приводится во вращение. Каждое отверстие может обрабатываться за один или несколько импульсов. В процессе непрерывного вращения заготовки с частотой 1…2000 импульсов в секунду на нее воздействуют электронные пучки из электронной пушки. В течении каждого импульса луч отклоняется и фокусируется в требуемую точку поверхности (рис. 6). Энергия, длительность, размер фокального пятна и другие параметры каждого импульса назначаются в зависимости от конкретных условий обработки и диаметра получаемого отверстия.

Рис. 5. Фильтр из нержавеющей стали толщиной 1,5 мм с 350000 отверстиями диаметром 0,1 мм, полученными электронно-лучевым сверлением

Рис. 6. Формирование отверстия при движении заготовки: 1 — электронный луч; 2 — отклоняющая система; 3 — заготовка; 4 — технологическая подложка

Применение ЭЛО ограничивают необходимость выполнения процесса в вакууме (большие энергетические потери на работу насосов, создающих вакуум) и высокая стоимость технологического оборудования.

Обработка глубоких отверстий / Deep hole drilling

Механическая обработка глубоких отверстий это получение отверстий глубиной до 150 диаметров режущего инструмента сверлением или растачивание

Механическая обработка глубоких отверстий это получение отверстий глубиной до 150 диаметров режущего инструмента сверлением или растачиванием. Данная операция может выполняться с использованием различных инструментальных наладок. Наиболее распространенным методом является обработка вращающейся заготовки при одновременной продольной подаче невращающегося инструмента. Альтернативным методом является обработка вращающимся инструментом. Возможно также одновременное вращение инструмента и заготовки. Независимо от применяемого метода, основные принципы обработки остаются неизменными, при этом огромную роль играет выбор корректных значений скорости резания и подачи. Необходимо обеспечить удовлетворительное стружкодробление и эвакуацию стружки из зоны резания без повреждения инструмента или обрабатываемой детали. Одним из наиболее важных факторов успешной обработки является эффективная система подачи СОЖ. Обработка глубоких отверстий может выполняться с использованием трёх различных систем системы STS (одноштанговой), эжекторной системы (двуштанговой) или с применением ружейных свёрл

Система STS Для материалов с затрудненным стружкообразованием, таких как нержавеющие и низкоуглеродистые стали Для материалов с неоднородной структурой при возникновении проблем со стружкодроблением Рекомендуется для обработки больших партий деталей Рекомендуется для обработки отверстий большого диаметра Необходимо специализированное оборудование для обработки глубоких отверстий Эжекторная система Не требует уплотнения между заготовкой и кондукторной втулкой Легко встраивается в существующее оборудование универсальные токарные станки, токарные центры, обрабатывающие центры и горизонтально-расточные станки Рекомендуется при обработке деталей, с которыми возникают проблемы герметизации Позволяет использовать предварительно изготовленное пилотное отверстие для направления вместо кондукторной втулки, что часто встречается на обрабатывающих центрах Ружейные свёрла Для обработки отверстий небольшого диаметра Могут применяться на обрабатывающих центрах при наличии предварительно изготовленного пилотного отверстия для направления сверла в начальный момент врезания Внимание требуется подача СОЖ под высоким давлением 4 SANDVIK Coromant ОБРАБОТКА ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ Системы для обработки глубоких отверстий Обработка глубоких отверстий инструментами Sandvik Coromant

Отличие бура от сверла

Когда известно устройство бура по бетону для перфоратора, не трудно отличить его со сверлом для дрели. Однако многие новички при выборе затрудняются выбрать нужную насадку под свою модель инструмента. Для начала нужно решить, каким типом инструмента запланировано проведение работ. Если это дрель с ударной опцией, тогда и покупать нужно насадку в виде сверла для бетона. Если это перфоратор, тогда выбирать нужно буры. При покупке новички говорят, что нужно сверло по бетону, а продавец задает вопрос, для какого инструмента оно необходимо — дрель или перфоратор.

Разберемся, чем же отличается сверло от бура, чтобы знать, что ответить продавцу. Итак, различаются рассматриваемые модели, прежде всего, по их назначению. Бур предназначен для перфоратора, а сверла для дрелей. Однако это отличие нельзя назвать аргументом, так как известны случаи применения бура, закрепленного в патроне дрели, а также сверла, установленного при помощи переходника в патроне инструмента. Отсюда получается, что сверло по бетону для перфоратора применяется, но при условии, что это маломощный инструмент, иначе насадка не выдержит больших нагрузок.Буры для перфоратора отличаются от сверл для дрели следующими критериями:

Конструкция хвостовой части — на насадке это цилиндрическое основание диаметром 10 мм и 18 мм с соответствующими выемками, а на сверлах такие пазы отсутствуют. Кроме того, диаметр хвостовика сверла соответствует размеру рабочей части
Диаметры рабочей части — просверлить бетон дрелью можно только с максимальным диаметром отверстия до 14 мм, в то время как в перфоратор ставится насадка диаметром до 32 мм и даже 55 мм для профессиональных бочковых перфораторов с патроном типа sds-max. Для получения больших диаметров отверстий, применяются специальные коронки по бетону
Ударная способность — зная главное визуальное отличие, перейдем к второстепенным факторам. Сверла обладают меньшей производительностью, чем рассматриваемые устройства, что связано с их прочностью. Бур рассчитан на длительные работы под ударной нагрузкой, а сверло предназначено только для кратковременных бурений бетона. Если установить сверло по бетону в патрон перфоратора, то при продолжительных нагрузках оно сломается

Сверло и бур отличие

Еще нужно учитывать такое отличие, как длина рабочей части насадки. Сверла по бетону для дрели выпускаются с максимальной длиной в 300 мм, а буры бывают настолько длинными, что их расстояние достигает 1 метра. Это связано с тем, что перфораторы имеют большой запас мощности, а также обладают высокими показателями создания ударных действий. В дрелях используются электродвигатели малой мощности, которые если и подходят для долбления бетона, то исключительно при непродолжительном применении.

Это интересно! Если использовать дрель для сверления бетона часто, то итог такой работы обернется в виде выхода из строя электродвигателя. Обычно страдает обмотка якоря, но может сгореть и статор.

Если планируется выполнять бурение бетона, кирпича, шлакоблока, железобетона, а также мрамора или гранитных плит, тогда понадобится не только мощный электрический агрегат, но еще и качественная насадка к нему. Если нужно купить бур по бетону для перфоратора, тогда выбирайте модели известных производителей, которые дорожат своим брендом, и выпускают качественную продукцию. Купить же буры можно не только в ближайших строительных магазинах, но и в интернете.

Кроме обычных насадок, которые имеют схожесть со сверлом, различают также проломные буры. Это разновидность сменных элементов для перфораторов, основное назначение которых заключается в проделывании сквозных отверстий для прокладки коммуникаций. Они выпускаются таких размеров от 45 до 80 мм.

Теперь покупая насадку, надо правильно говорить, что вам необходимо бур или сверло. Если вы говорите, что вам требуется сверло по бетону, а продавец переспрашивает вас. Это значит, что он не уверен, что вы знаете, в чем отличие сверла и бура. Поэтому лишний раз не помешает дополнить «сверло по бетону для дрели».

https://youtube.com/watch?v=DWtHfhs7mvk%3F

Обзор инструментов

Для обработки поверхностей, изготовленных из бетона, используется инструмент с электрическим приводом.

Если пользователю необходимо выполнить единичные каналы, а электрического инструмента в наличии нет, то ему необходимо знать, как сделать отверстие в бетонной стене без перфоратора. Для сверления используются стальной прут или отрезок трубы подходящего диаметра, имеющий на конце зубцы.

По пруту наносится удар молотком, а затем импровизированный инструмент поворачивается на 1/3 оборота. Процедура занимает много времени, качество кромок отверстия низкое.

Перфоратор

Сверление отверстия в бетоне производится ударной дрелью или перфоратором, инструмент позволяет просверлить каналы глубиной до 500 мм. Недостатками применения оборудования являются повышенный шум при работе и риск разрушения стены из-за вибрационных нагрузок.

Дополнительным минусом является образование большого объема пыли, на профессиональном инструменте предусматривается установка втулки для шланга пылесоса.

Обычная дрель или шуруповерт

Проделать отверстие в стене из бетона ручным или стандартным электрическим инструментом практически невозможно. Оборудование позволяет выполнить каналы небольшого диаметра в мягком материале, при попытке бурения бетонного основания сверло тупится или ломается.

Для облегчения процесса сверления используются зубило или пробойник, которыми разбиваются твердые включения в бетоне. Произвести сверление бетонных перекрытий или стен без перфоратора не удастся.

Алмазное бурение

Для резки отверстий в бетоне, армированном металлической арматурой, используется алмазная коронка, установленная в специальном оборудовании. Инструмент обеспечивает подачу воды в рабочую зону, которая охлаждает коронку и вымывает образующуюся пыль. Установка позволяет выполнить отверстие большого диаметра, на кромке канала отсутствуют повреждения и сколы.

Сверление по кондуктору

Для направления режущего инструмента и фиксирования заготовки соответственно требованиям технологического процесса применяют различные кондукторы. Постоянные установочные базы приспособления и кондукторные втулки, обеспечивающие направление сверлу, повышают точность обработки. При сверлении по кондуктору сверловщик выполняет несколько простых приемов (устанавливает кондуктор, заготовку и снимает их, включает и выключает подачу шпинделя).

Сверление сквозных и глухих отверстий. В заготовках встречаются в основном два вида отверстий: сквозные, проходящие через всю толщину детали, и глухие, просверливаемые лишь на определенную глубину.

Процесс сверления сквозных отверстий отличается от процесса сверления глухих отверстий. Когда при сверлении сквозных отверстий сверло выходит из отверстия, сопротивление материала заготовки уменьшается скачкообразно. Если не уменьшить в это время скорость подачи сверла, то оно, заклиниваясь, может сломаться. Особенно часто это случается при сверлении отверстий в тонких заготовках, сквозных прерывистых отверстий и отверстий, расположенных под прямым углом одно к другому. Поэтому сверление сквозного отверстия производят с большой скоростью механической подачи шпинделя. В конце сверления нужно выключить скорость подачи и досверлить отверстие вручную со скоростью, меньшей, чем механическая.

При сверлении с ручной подачей инструмента скорость подачи перед выходом сверла из отверстия следует также несколько уменьшить, сверление необходимо производить плавно.

Известны три основных способа сверления глухих отверстий.

Если станок, на котором сверлят глухое отверстие, имеет какое-либо устройство для автоматического выключения скорости подачи шпинделя при достижении сверлом заданной глубины (отсчетные линейки, лимбы, жесткие упоры, автоматические остановы и пр.), то при настройке на выполнение данной операции необходимо его отрегулировать на заданную глубину сверления.

Если станок не имеет таких устройств, то для определения достигнутой глубины сверления можно использовать специальный патрон (рис. 6.22, а) с регулируемым упором. Упорную втулку 2 патрона можно перемещать и устанавливать относительно корпуса 1 со сверлом на заданную глубину обработки. Шпиндель станка перемещается вниз до упора торца втулки 2 в торец кондукторной втулки 3 (при сверлении по кондуктору) или в поверхность заготовки. Такой патрон обеспечивает точность глубины отверстия в пределах 0,1…0,5 мм.

Если не требуется большая точность глубины сверления и нет указанного патрона, то можно использовать упор в виде втулки, закрепленный на сверле (рис. 6.22, б), или на сверле отметить мелом глубину отверстия. В последнем случае шпиндель подают до тех пор, пока сверло не углубится в заготовку до отметки.

Глубину сверления глухого отверстия периодически проверяют глубиномером, но этот способ требует дополнительных затрат времени, так как приходится выводить сверло из отверстия, удалять стружку и после измерения вновь вводить его в отверстие.

Подбор сверл для сверления металла

Для производства отверстий в металле необходимы сверла. Они представляют собой стержни, изготовленные из сплава, который должен быть тверже материала заготовки. Такие приспособления делают из стали с обозначением HSS – марки Р18, Р6М5, Р9 (быстрорежущая сталь) либо используют твердые сплавы, специально созданные для работы с твердосплавными, закаленными деталями. Их марки ВК и Т5К10.

Сверла состоят из трех основных частей:

кромок, которые предназначены для проникновения в отверстия и снятия тонкого слоя обрабатываемого материала;
спиральной нарезки, предназначенной для извлечения из отверстия стружки;
хвостовика, используемого для закрепления сверла в инструменте.

Для начала остановимся подробно на режущих кромках. Они представляют собой сходящиеся на вершине скосы, образующие перемычку. Угол схождения скосов, называемый главным, различается и зависит от выбранного режима обработки заготовки и ее материала.

Величина угла стандартизирована:

для нержавеющей и твердой стали угол должен быть от 135° до 140°;
для конструкционной стали – 135°;
для алюминия, латуни и бронзы – от 115° до 120°;
для меди – 100°;
для чугуна – задний угол 120°, а угол заточки кромки – 90°.

Сверло имеет две кромки, которые заточены под углом от 20° до 35°. Они определяют остроту инструмента. Угол кромки называется задним. Касание сверла поверхности заготовки происходит в соответствии с данным параметром. При этом за ним будет свободное пространство. Данная форма позволяет легко снимать и откидывать стружку с места работы. Угол может быть разным, иногда он составляет до 90°. Увеличение его значения необходимо для обработки хрупких заготовок из таких материалов, как латунь, чугун, бронза.

Спиральная нарезка – это канавки, помогающие отводить стружку. Каждая из них имеет свою кромку. Их плоскости всегда расположены параллельно оси вращения сверла. Такая кромка имеет название «ленточка». Ее задачей является зачистка стенок изготавливаемого отверстия с центровкой сверла.

Советы мастеров

При проведении работ профессионалы советую обратить внимание на следующие особенности. Их делят на три категории:

предварительный (подготовительный) этап;
этап проведения работ;
соблюдение техники безопасности.

На первом этапе необходимо:

выбрать необходимое оборудование (станок, электрическую или ручную дрель), в зависимости от существующих возможностей;
на основании стандартов и сплавочной литературы определить режимы резания и допустимые виды свёрл для проведения будущей операции;
выбрать инструмент для разметки (если такого нет в наличии, изготовить самому);
подобрать устройство фиксации дрели.

Предварительный этап должен заканчиваться проверкой надёжности крепления сверла и заготовки. Если применяется фиксатор дрели, следует проверить его надёжность.

Работы по сверлению отверстий должны производиться в строгой последовательности с составленной технологической картой или техническим процессом

Особое внимание следует обратить:

сверло к месту будущего отверстия необходимо подводить только после того, как оно набрало заданную скорость вращения;
извлекать сверло следует только в процессе его вращения (желательно на минимальных оборотах, если существует возможность изменения скорости вращения);
следить за процессом резания (например, если режущая кромка не выполняет операцию сверления, следовательно, материал сверла мягче материала заготовки);
для сверления не сквозных отверстий необходимо предусмотреть фиксатор или метку, позволяющую определить глубину прохода в материале;
при работе на станках, оснащёнными ЧПУ, необходимо осуществлять контроль над последовательностью проводимых операций.

Важным элементом при проведении сверлильных работ является соблюдение техники безопасности. Она предполагает соблюдение следующих правил:

обеспечение надёжности крепления всех элементов конструкции;
организацию условий отведения образовавшейся стружки;
соблюдение температурного режима (не допущения перегрева сверла и заготовки);
применение специальной одежды и средств защиты (рук, глаз, открытых участков тела);
на одежде не должно быть свободно свисающих элементов;
длинные волосы должны быть заправлены в головной убор (это предотвратит возможность их наматывания на вращающиеся элементы станка).

Применения советов профессионалов позволит качественно выполнить операцию сверления и получить отверстия высокой степени точности на местах, указанных в конструкторской документации.

Особенности выбора бура для сверления железобетонной поверхности

Для начала вспомним, что такое железобетон. Это прочное основание, которое состоит из металлического каркаса, изготавливаемого из арматуры и жидкого бетона. После заливания металлического каркаса жидким бетоном, получается железобетонная плита. Из таких плит изготавливаются не только перекрытия между этажами, но и стены домов (блочные строения). Чтобы повесить люстру на потолке или установить различные элементы, понадобится просверлить отверстие. С обычным бетоном справится ударная дрель или перфоратор с буром, а вот для железобетона понадобится более альтернативный подход.

Для начала надо отметить, что сверлить сквозное отверстие в бетоне необходимо только с одной стороны. Попытка совместить отверстия, сверлимые с обоих сторон железобетонной плиты, приведет к неудовлетворительным результатам. Многие рекомендуют использовать для сверления железобетона буры с алмазным напылением. Однако их применение далеко не всегда позволяет получить положительный результат, а срок их службы насадки при этом сокращается.

Достичь успеха в сверлении арматуры вполне реально, и зависит это вовсе не от использования самого дорогостоящего сверла или бура, а от правильного подхода к этому действию. Далее рассмотрим, какие способы имеются для того, чтобы просверлить отверстие в бетоне с арматурой внутри.

Это интересно! При наличии свободного доступа к арматуре, для ее удаления можно воспользоваться специальными ножницами по металлу. Перекусив проволоку, можно продолжить бурить бетон.