Твердосплавные сверла по металлу: виды, особенности, критерии выбора

Высокую эффективность при обработке изделий из таких материалов, как чугун, цветные металлы, пластик, искусственный и натуральный камень, кирпич и бетон, демонстрируют твердосплавные сверла. Такое название они получили из-за того, что на их режущую часть напаиваются специальные пластинки из твердых сплавов. Использование этих сверл позволяет, например, почти в два раза увеличить производительность обработки чугуна по сравнению со сверлением, выполняемым инструментом из быстрорежущей стали.

Сверла твердосплавные для вырезания отверстий в рельсах

Несмотря на то, что режущие пластины, которыми оснащено такое сверло, отличаются исключительно высокой твердостью и износостойкостью, для обработки изделий из стали оно применяется нечасто, так как для этого необходимо обеспечить высокую жесткость рабочих элементов используемого оборудования. Если соблюдение этого требования не будет обеспечено, возникнет вибрация инструмента, которая приведет к выкрашиванию и даже выламыванию твердосплавных пластинок.

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.

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

Особенности конструкции инструмента

Сверла с твердосплавными пластинами характеризуются рядом конструктивных особенностей. Перечислим наиболее важные.

• Уменьшенная на 20–35% рабочая длина сверла объясняется тем, что его переточка выполняется только по твердосплавной пластине. Длина сверл данного типа, если они используются в комплекте с кондуктором, может быть такой же, как и у быстрорежущего инструмента.
• Увеличение диаметра сердцевины сверла по направлению к хвостовику выполняется в пределах 1,4–1,8 мм на каждые 100 мм длины, как и у сверлильных инструментов других категорий.
• Величина угла наклона винтовой канавки инструмента зависит от того, какой глубины отверстие необходимо сделать.
• На поперечной кромке сверла необходимо выполнять подточку с размерами 1,8–3,5 мм, которая позволяет снизить осевые усилия и уменьшить нагрузку на тело инструмента.
• Конусный хвостовик, при помощи которого сверло фиксируется в шпинделе станка, должен быть точно подогнан под посадочную часть, что увеличит жесткость крепления сверла и минимизирует риск возникновения вибрационных нагрузок, могущих стать причиной выкрашивания твердосплавной пластины и даже ее поломки.
• Чтобы повысить надежность использования твердосплавных сверл по металлу, в их внутренней части часто выполняют отверстие для подачи смазывающе-охлаждающей жидкости. Это позволяет уменьшить температуру резания, уменьшить интенсивность износа инструмента, а также облегчить процесс отвода стружки из зоны обработки.

Устройство сверла со съемными пластинами

Чтобы придать рабочей части сверла требуемую твердость (56–62 единицы по шкале HRC), инструмент подвергают термической обработке, которую, как правило, выполняют одновременно с напайкой твердосплавных пластин.

Высокую производительность обработки, а также устойчивость сверл данной категории обеспечивает целый ряд параметров. Сюда относятся форма твердосплавной пластины, геометрические параметры ее передней поверхности, а также материал, из которого такая пластина выполнена. В настоящее время наибольшее распространение получили инструменты с твердосплавными пластинами правильной трех- и четырехгранной конфигурации, которые позволяют выполнять сверление отверстий с практически плоским дном.

Более качественных результатов сверления можно добиться, если использовать инструмент, оснащенный профилированными твердосплавными пластинами.

Сверла с такими пластинами, режущая часть которых выполнена в форме волны, позволяет выполнять обработку по технологии пошагового врезания. Использование последней не только обеспечивает стабилизацию положения инструмента в момент его врезания в обрабатываемый материал, но и минимизирует риск его увода в процессе выполнения дальнейшей обработки. Кроме того, сверло с волнообразной режущей кромкой позволяет значительно снизить силы резания, формирующиеся в процессе сверления.

Сверла с механическим креплением сменных многогранных пластин (сверла с МНП)

Конструкция сверл, оснащенных съемными твердосплавными пластинами, позволяет выполнять с их помощью не только сверление, но и такие технологические операции, как растачивание заранее выполненных отверстий, обработка фасок. В таких случаях задействуется периферийная твердосплавная пластина, закрепленная на инструменте.

Сверла с твердыми пластинами, которые закреплены на инструменте механическим способом, эффективно используются для обработки наклонных и вогнутых поверхностей, при этом обработка таким инструментом может выполняться без предварительного засверливания отверстий. Чтобы успешно справиться с такой технологической задачей, величину подачи, с которой инструмент врезается в обрабатываемый материал, необходимо уменьшить на 50–70%.

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

Полезные рекомендации

Прежде чем делать отверстие в изделии из металла, используя в том числе твердосплавное сверло, следует выполнить центровку инструмента. Для этого можно использовать такое удобное приспособление, как центрирующий штифт. При этом место на поверхности изделия, на котором будет располагаться центр будущего отверстия, следует предварительно накернить.

Важным параметром при использовании сверл с твердосплавными платинами является скорость, с которой выполняется обработка. При использовании такого инструмента скорость вращения шпинделя станка должна быть не ниже 25% от рекомендованного параметра. Очень важно сильно не занижать и не превышать (более чем на 20%) рекомендованную скорость вращения сверла, так как это может привести к возникновению вибрации инструмента, выкрашиванию и даже выламыванию твердосплавных пластин, которыми он оснащен.

Режимы резания сверлами с СМП

Такой параметр сверления, как подача режущего инструмента, также имеет большое значение. На начальной стадии сверления сверло необходимо подавать со скоростью, которая в два раза ниже рекомендованной, а по мере врезания в обрабатываемый материал данный параметр можно постепенно увеличивать. При этом следует иметь в виду: если сверление выполняется затупившимся инструментом или обрабатываемый материал слишком твердый, увеличить скорость подачи не получится, какое бы сильное давление на сверло вы ни оказывали.

И в заключение небольшое видео о том, как просверлить каленый металл с помощью твердосплавных сверл.