Эволюция сверла

Инженер, чья фамилия на слуху у любого человека, так или иначе связанного с металлообрабатывающей отраслью, Стивен Амброз Морзе в 1863 году подал заявку на патент своего изобретения. Нет, не патент на инструментальный конус Морзе, а патент на новый метод изготовления сверла. До этого сверла делали из металлической полосы, скрученной в спираль. Стивен предложил конструкцию, в основе которой была цилиндрическая заготовка, а спиральные каналы выфрезировывались фасонной фрезой.

Далее последовала эволюция режущих составляющих частей сверла, а также материалов, из которых изготавливали сверла, напыления и т. д.

Сверло имеет два спиральных зуба, у которых, как и у резца, есть передняя и задняя поверхность реза, а также сердцевину и хвостовую часть. Пересечение передней и задней поверхности зуба формирует режущую кромку. Рабочей частью сверла считается клин на вершине, который состоит из поперечной и режущих кромок. Ошибочно считать, что ленточка участвует в процессе резания. Она лишь служит своего рода направляющей сверла.

Если рассмотреть схему режущих углов сверла (рис. 3), — мы увидим передний и задний угол, угол наклона поперечной режущей кромки, угол наклона винтовой канавки и угол при вершине. Каждый из этих углов имеет свой диапазон параметров, которые оптимальны для разных видов обрабатываемых материалов.

Но эта конструкция имела ряд допущений, которые требовали особого подхода в процессе сверления. Главная проблема заключалась в распределении скорости резания на режущей кромке сверла, — в центре сверла она равняется нулю. Поэтому в центре сверла вместо процесса резания формируется другой вид обработки — давление. Перемычка сверла первой контактирует с заготовкой и из-за отсутствия режущей составляющей начинает давить на поверхность вызывая упругие деформации в теле сверла. Это приводит к так называемому уводу сверла от заданной траектории. В последствии получается некачественное отверстие, а следовательно брак или даже поломка инструмента.

Поэтому, прежде чем воспользоваться сверлом из быстрорежущей стали, приходится подготавливать поверхность с помощью коротких центровочных сверл. Такое предварительное отверстие исключило проблему увода тем, что перемычка сверла свободно проходила ниже поверхности детали, и процесс резания начинался с контакта режущей кромки.

В последующем, когда появились сверла из твердого сплава, ушла необходимость центрирования отверстия, и процесс сверления сильно упростился. Однако несмотря на свою схожесть быстрорежущие и твердосплавные сверла имеют ряд своих характерных особенностей. Они требуют абсолютно разные подходы к процессу резания, чему будет посвящена отдельная статья.

Вообще сверление – это одно из самых сложных и волнительных операций для оператора. Инструмент полностью погружается в тело детали из-за чего становится невозможным визуальный контроль над процессом. Необходимо ориентироваться на то, с какой интенсивностью эвакуируется стружка из отверстия, по степени изменения характерных для этого процесса резания звуков.

Самая частая проблема – это закупоривание отверстия, когда стружка застревает между ленточной канавкой сверла и цилиндрической поверхностью отверстия. В этот момент начинается сварка трением, стружка приваривается к стенке отверстия и блокирует вращение сверла, что моментально приводит к поломке инструмента. Поэтому крайне важно подготовить оборудование к этой операции и обеспечить обильное смазывание сверла с помощью СОЖ.

Но эволюция сверла на этом не закончилась. Помимо классических сверл для металлообрабатывающей отрасли были разработаны корпусные сверла со сменными режущими частями, ружейные сверла, трепанирующие сверла, сверла с тремя режущими зубами, ступенчатые сверла, корпусные сверла для глубокого сверления с направляющими и сверла с комбинированными режущими кромками для изготовления отверстий сложных форм.