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.
Видео обзор корончатые сверла по металлу
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.
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.
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.
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.
