Угол наклона винтовой канавки к оси сверла обозначают греческой буквой ω (см. рис. 5). Чем больше этот угол, тем больше передний угол и тем легче выход стружки. Но сверло с увеличением наклона винтовой канавки ослабляется. Поэтому у сверл с малым диаметром, имеющих меньшую прочность, этот угол делают меньше, чем у сверл большого диаметра.
Угол наклона винтовой канавки зависит также от материала сверла. Сверла из быстрорежущей стали могут работать в более напряженных условиях, чем сверла из углеродистой стали. Поэтому для них угол со может быть больше.
На выбор угла наклона влияют свойства обрабатываемого материала. Чем он мягче, тем угол наклона может быть больше. Но это правило применимо в производстве. В домашних условиях, где одно сверло используют для обработки разных материалов, угол наклона обычно связан с диаметром сверла и изменяется от 19 до 28° для сверл диаметром от 0,25 до 10 мм.
Увеличение угла наклона канавки приводит к ее удлинению. Поэтому при сверлении глубоких отверстий для облегчения выхода стружки угол наклона уменьшают.
Форма канавки должна создавать достаточное пространство для размещения стружки и обеспечивать легкий отвод ее из канавки, но при этом не очень ослаблять сверло. Ширина канавки должна быть приблизительно равна ширине пера.
Глубина канавки определяет толщину сердцевины сверла (см. рис. 5). От толщины сердцевины зависит прочность. Если канавку сделать глубже, стружка будет лучше размещаться, но сверло будет ослаблено. Поэтому толщину сердцевины выбирают в зависимости от диаметра сверла. В сверлах малого диаметра толщина сердцевины составляет большую долю диаметра сверла, чем в сверлах большого диаметра. Так, для сверл диаметром 0,8–1 мм ширина сердцевины 0,21-0,22 мм, а для сверл диаметром 10 мм ширина сердцевины 1,5 мм. С целью повышения прочности сверла толщину сердцевины увеличивают по направлению к хвостовику.
Винтовую канавку чаще всего полируют, чтобы облегчить сход стружки и чтобы при переточках задней грани получить ровную без зазубрин режущую кромку. Переднюю грань у сверла не перетачивают.
Конструкция винтовых канавок такова, что по мере приближения от поверхности сверла к центру их угол наклона уменьшается, а значит, уменьшается и передний угол. Условия работы режущей кромки у центра сверла будут труднее.
Большое влияние на работу сверла оказывает угол при вершине 2φ. Если угол при вершине мал, стружка своим нижнем краем будет задевать за стенку отверстия (рис. 8) и условий для правильного образования стружки не будет.
Рис. 8.Спиральное сверло с острым углом заборного конуса
Если угол при вершине мал, стружка будет завиваться, двигаться параллельно направлению канавки и не будет заклинивать сверло. На рис. 9 показано сверло с нормальным углом заборного конуса.
Рис. 9.Спиральное сверло с нормальным углом заборного конуса
Край стружки в этом случае хорошо укладывается в канавку. Изменение угла при вершине изменяет длину режущей кромки и, следовательно, нагрузку на единицу ее длины. При увеличении угла при вершине нагрузка на единицу длины режущей кромки растет, при этом увеличивается сопротивление внедрению сверла в металл в направлении подачи. При уменьшении угла при вершине возрастает усилие, необходимое для вращения сверла, так как ухудшаются условия образования стружки и возрастает трение. Но при этом нагрузка на единицу длины режущей кромки уменьшается, толщина срезаемой стружки становится меньше (см. рис. 8) и теплота от режущих кромок отводится лучше.
Обычно угол при вершине стандартных универсальных сверл из углеродистой, хромистой и быстрорежущей стали равен 116–118° и считается пригодным для многих материалов. Но для того, чтобы обеспечить наилучшие условия работы, его меняют, как показано в таблице 1.
Таблица 1
Обрабатываемый материал ∙ Угол при вершине, град.
Сталь, чугун, твердая бронза ∙ 116-118
Латунь, мягкая бронза ∙ 120-130
Медь (красная) ∙ 125
Алюминий ∙ 140
Магниевые сплавы ∙ 90
Электрон, силумин ∙ 90-100
Пластмассы ∙ 90-100
Мрамор, эбонит и другие хрупкие материалы ∙ 140
Древесина ∙ 140
А теперь поговорим о переднем и заднем углах режущей части сверл (см. рис. 7).
Мы уже знаем, что передний угол зависит от профиля винтовой канавки и в разных точках режущей кромки имеет разную величину. В точках, расположенных ближе к наружной поверхности сверла, он больше, ближе к центру сверла меньше. Чтобы у центра сверла был приемлемый для резания передний угол, его делают большим на периферии, где скорость резания наибольшая. Поэтому режущие кромки спирального сверла изнашиваются крайне неравномерно. Режущая кромка у периферии тупится быстрее. У центра сверла из-за малого переднего угла образование стружки затруднено, увеличивается сопротивление резанию металла и выделяется дополнительное тепло.
Задний угол, так же как и передний, изменяется по величине в разных точках режущей кромки. В точках, расположенных ближе к наружной поверхности сверла, он меньше, в точках, расположенных ближе к центру, больше. Задний угол образуется при заточке заборного конуса и на периферии сверла равен приблизительно 8-12°, а в центре 20–25°.
Перемычка (поперечная кромка) расположена в центре сверла и соединяет обе режущие кромки. Угол наклона перемычки к режущим кромкам у может быть от 40 до 60°. У большинства сверл ψ = 55° (см. рис. 5). Перемычка образуется пересечением двух задних граней. Ее длина зависит от толщины сердцевины сверла. Так как толщина
сердцевины увеличивается по направлению к хвостовику, длина перемычки возрастает в результате каждой заточки.
В процессе сверления поперечная кромка только мешает внедрению сверла в металл. Она не режет, а скребет или, вернее, давит металл. Недаром ее когда-то называли скребущим лезвием. С уменьшением длины перемычки вдвое усилие подачи можно снизить на 25 % Однако уменьшение длины перемычки за счет уменьшения толщины сердцевины приведет к ослаблению сверла. Поэтому придумано много методов подточки перемычки, которые применяют при заточке сверл.
Хвостовики сверл служат для крепления их в шпинделе сверлильного станка. Хвостовики могут быть коническими и цилиндрическими (см. рис. 5). Как правило, сверла диаметром до 20 мм имеют цилиндрический хвостовик, более крупные — конический. Однако ГОСТом предусмотрен выпуск сверл с коническим хвостовиком, начиная с диаметра 5 мм. Для крепления цилиндрических хвостовиков служат патроны, для конических хвостовиков — конические втулки. В домашней мастерской для сверления чаще всего применяют ручные и электрические дрели, снабженные патроном, и соответственно сверла с цилиндрическим хвостовиком. Однако иногда можно вынуть патрон вместе с хвостовиком из дрели. Место для сверла с коническим хвостовиком освобождено.
Рабочее место
Рабочим местом называют все то окружение, которое содержит вещи, необходимые умельцу при заточке.
Ряд предметов входит в понятие постоянное (в отличие от разового) рабочее место.
1. Точило с ручным или электроприводом. Его в квартире монтируют на столе или спецподставке. Качание на опоре недопустимо.
2. Стол или спецподставка — в квартире, верстак — за городом под точило. Качание опоры недопустимо.
3. Стол или шкафчик для хранения инструментария (шлифовальные круги,
ключи, отвертки и т. п., а также совок, щетка, тряпицы, аптечка, защитные очки от твердых частиц по ГОСТу 12.4.013).
4. Освещение обеспечивают общее и по необходимости местное. Точило располагают по отношению к свету таким образом, чтобы лучи падали на него и работающего спереди и справа. Освещение избавляет глаза от излишнего напряжения и предупреждает части тела от порезов, ушибов и т. п. Сила искусственного освещения должна быть не менее 20 Вт/м2. Дневное освещение желательно в идеале так устроить, чтобы площадь стекла занимала 1/3 площади стен рабочего помещения.
5. Вентиляция — естественная, а также оконный вентилятор и т. п. Идеально, если вблизи шлифовального круга смонтировать всасывающую трубку пылесоса. Точило и пылесос тогда включают одновременно. Здоровье и чистота обеспечены.
6. Емкость с водой, вмещающая приблизительно 0,5 л.
7. Вешалка для спецодежды.
Меры предосторожности
Перед заточкой нужно:
а) убрать ненужные предметы на полу и опоре точила;
б) выбрать устойчивую позу (ноги раздвинуть на ширину плеч);
в) проверить крепление подручника и отдельно инструмента в приспособлении, если таковое есть (зазор между периферией круга и подручником устанавливают наименьший, иначе круг затянет инструмент и возможен разрыв круга, можно получить травму);
г) надеть защитные очки от пыли, летящих частиц металла и шлифовального круга;
д) длинные волосы упрятать под шапочку, широкие рукава стянуть резинкой или тесемкой, надеть фартук, застегнуть халат или куртку и т. п.;
е) обратить внимание на достаточность освещения (протереть, например, колбу электролампы и т. п.);
ж) произвести пробные пуски (один-два) точила в течение 3–5 мин на предмет отсутствия вибраций и прочности круга, а также его крепления (как заточнику, так и любому другому человеку строго запрещено находиться в зоне вращения шлифовального круга даже при наличии на круге защитного кожуха и предохранительного козырька);
з) проверить закрепление и правильность положения кожуха (его изготовляют из листовой стали или стального литья с толщиной стенок до 8 мм при шлифовальном круге с диаметром до 70 мм; открытая часть кожуха занимает не более 90°, причем угол раскрытия по отношению к горизонтальной линии, проходящей через ось шпинделя точила, не должен превышать 65° при наличии предохранительного козырька; при отсутствии предохранительного козырька угол раскрытия кожуха уменьшается с 65 до 30°;