Применение корончатых (кольцевых) сверл стало технологическим ответом на ряд проблем при сверлении сквозных отверстий диаметром более 12 мм. В таких операциях существенное значение приобретают следующие недостатки традиционных спиральных сверл:
- Необходимость сплошного резания по всей площади отверстия;
- Практически нулевые линейные скорости режущих поверхностей на поперечной кромке (металл фактически «выдавливается» в зону резки)»;
- Сложность центровки при сверлении перекрывающихся отверстий;
Перечисленные недостатки с ростом диаметров отверстий неизбежно приводят к нелинейному росту усилий резания и подачи, необходимости дополнительных операций центровки или предварительного рассверливания. Вследствие этого неизбежным становится рост затрат, увеличение мощности, массы и габаритов оборудования.
Кольцевая резка металла только по краям отверстия избавляет от указанных проблем. Для такой операции создан особый инструмент – корончатое сверло (кольцевое сверло, кольцевая фреза, Annular Cutters). С помощью корончатого сверла, представляющего собой пустотелый цилиндр с режущей торцевой кромкой, эффективно выполняются сквозные отверстия диаметром 12 – 180 мм, глубиной до 180 мм.
Инструмент является наиболее подходящим для сверления отверстий диаметром от 11 до 150 мм в различных металлах и сплавах, включая конструкционные стали, нержавеющую сталь, чугуны различных марок.
Конструкция современного корончатого сверла
Конструкция корончатых (кольцевых) сверл совершенствуется более 50 лет. Прогресс в данном направлении связан главным образом с улучшением охлаждения, удаления стружки, повышением стойкости режущих кромок. На сегодняшний день все эти задачи решены. В частности, для установки сверла был разработан специальный патрон с подачей СОЖ и гнездом для центрирующего штифта (pilot pin). В итоге промышленность получила передовой высокопроизводительный инструмент. Его типовая схема изображена на рис.1.
![Корончатые сверла по металлу](../photos/6/3/634d8c5bd8c45ea5f263c9dd42852a25.jpg)
Рис.1
Важной особенностью современных кольцевых сверл является коническая форма внутренней поверхности. Внутренний диаметр цилиндра возле режущей части несколько больше, чем его диаметр у хвостовика. Такая форма позволяет компенсировать тепловое расширение части металла, остающейся внутри сверла, и обеспечивает ее легкое удаление после завершения операции сверления.
Функции центрального штифта и патрона
При кольцевом сверлении роль центрального штифта и патрона не ограничивается центровкой и зажимом сверла. Штифт дополнительно выполняет функцию клапана, открывающего и запирающего канал СОЖ, а патрон обеспечивает подачу СОЖ внутрь корончатого сверла. Взаимодействие этих элементов показано на рис.2.
![Корончатые сверла по металлу](../photos/5/8/58d6a145839eb42ad20cdd228f057fa3.jpg)
Рис.2.
На изображении показаны три этапа:
- Начало сверления. Сверло опускается, штифт касается металла в точке, соответствующей центру отверстия, открывается канал подачи СОЖ;
- Процесс сверления, штифт утоплен внутрь сверла, полностью открыт канал СОЖ;
- Сверление завершено, штифт полностью выдвинулся, выдавил остаток металла из полости сверла, канал СОЖ закрыт. Система готова к новому циклу сверления.
Согласно описанной схеме, работает подавляющее большинство современного оборудования с корончатыми сверлами.
Точность и скорость резания
Сверление корончатым сверлом может быть выполнено с достаточно высокой точностью. Например, в диапазоне диаметров 11 – 18 мм точность порядка 0,1мм, что соответствует 11 квалитету для указанного диапазона. Т.е. точность кольцевого сверла занимает промежуточное положение между повышенной и нормальной точностью для спиральных сверл.
В пункте о точности нельзя не сказать о градации диаметров. Диаметр кольцевых сверл меняется с шагом 1/16 дюйма, или с шагом 1мм в зависимости от производителя и серии изделий. По этому показателю серийные образцы этого типа уступают спиральным, диаметр которых в диапазоне до 70 мм подбирается с шагом в несколько раз меньшим.
Оптимальная скорость резания меняется в зависимости от обрабатываемого металла, материала и формы режущей части сверла. Так, например, при использовании инструмента Bohre рекомендуются следующие значения скоростей резания:
|
Алюминий
|
Мягкая сталь
|
Инстр., нерж. сталь
|
Скорость резания, м/мин
|
60
|
24
|
9
|
Примерный вид зависимости оборотов и диаметра сверла, позволяющей выдерживать постоянную оптимальную скорость резания показан на рис.3.
![Зависимость частоты вращения от диаметра корончатого сверла](../photos/5/8/580590c144d6f0a9b9fa6d401b5e9577.jpg)
Рис.3 Выбор оборотов для оптимальной скорости резания при заданном диаметре сверла
В целом корончатое сверло может работать на оборотах и подачах больших по сравнению с другими видами сверл. Причина в резке только узкой полоски металла (3 – 5 мм) по краю отверстия и распределении нагрузок на большее количество режущих кромок. Благодаря таким свойствам корончатые (кольцевые) сверла обеспечивают производительность в три – четыре раза большую по сравнению с традиционными типами.
Основные типы корончатых сверл
Корончатые (кольцевые) сверла различных производителей могут отличаться формой, количеством зубьев и канавок, маркой стали (включая порошковую сталь), составами покрытий, но при всем этом их можно уверенно разделить на три типа:
- Сверла из быстрорежущей стали (HSS);
- Сверла с твердосплавными вставками (ТСТ-сверла);
- Сверла с покрытиями, увеличивающими стойкость инструмента (кобальт, нитрид алюминия-титана (Al,Ti)N)
Центрирующие штифты также предлагаются в нескольких модификациях к каждой модели. Разница заключается в форме острия. Оно может иметь треугольную форму в сечении, сферическую, вогнутую и др. Широкий выбор конструкций позволяет подобрать оптимальный вариант для обработки всевозможных деталей из различных металлов.
Благодаря технологии кольцевого сверления, инновационной конфигурации режущих элементов и свойствам покрытий современным корончатым сверлом выполняется в пять – шесть раз больше отверстий, чем спиральным аналогом идентичного диаметра. При этом независимо от типа кольцевой инструмент всегда обеспечивают быстрое получение качественных отверстий без заусенцев.
Возможность перемещать станок к заготовке
Характеристики корончатых (кольцевых) сверл стали основой для создания качественно нового оборудования для сверления металлов. Небольшие усилия резания и подачи, простое засверливание в криволинейные поверхности, малый вес и потребляемая мощность позволили разработать компактные переносные магнитные сверлильные станки. Они могут использоваться для ремонта как в стационарных условиях – цехах, мастерских, так и в полевых условиях – непосредственно на строительных площадках.
В итоге появилась возможность получать точные отверстия больших диаметров в металлопрокате, рельсах, трубах непосредственно на месте сборки металлоконструкций, трубопроводов и пр. Корончатое сверло изменило традиционные технологические схемы, вместо сложного движения заготовки к станку, стало возможным быстрое перемещение станка к заготовке.
Читать далееСкрыть