Эти сверла имеют существенные отличия от сверл по металлу и выделены в особую группу. Конструкция режущих элементов сверл связана с особенностями строения древесины (расположением волокон, годичных слоев и т. п.). Сверла различают по назначению: для преодоления продольных или поперечно расположенных волокон. По целям сверления они делятся так: для получения круглых сквозных, круглых несквозных, а также продолговатых сквозных и несквозных отверстий. В последнем случае, например, для врезного замка. Третье разделение — по величине осевого усилия. Сверла «на буксире» (скажем, бурава) требуют вращательного движения и сравнительно умеренного осевого давления. Подобное не скажешь о сверлах спиральных дереворежущих (ГОСТ 22 057-76 и т. п.). Четвертая классификация — по хвостовикам. Цилиндрические и конические хвостовики — для дрелей, четырехугольные пирамидальные трапециевидные — для коловоротов. Рукоятки-хвостовики — для вращения рукой. Пятая систематизация — по материалу. Шестая классификация делит сверла на цельные и составные (рабочая часть плюс хвостовик). Седьмое разделение сверл — по длине и диаметру.
Стойкость сверла по дереву зависит от конструкции, металла, термообработки, величины подачи, толщины стружки, охлаждения и т. п. Далее подробно рассмотрим конструкции сверл.
Инструментальные легированные стали марок Х6ВФ 9ХС по ГОСТ 5950-73, Р6М5 по ГОСТ 19265-73 и т. п. — материал для сверл. Причем сталь 9ХС допустимо использовать лишь до 12 мм для сверл по ГОСТ 22057-76. Сверла из быстрорежущей стали диаметром свыше 12 мм производят сварными. На хвостовики такого сверла идет сталь 45 по ГОСТ 1050-74 или сталь 40Х по ГОСТ 4543-71.
Твердость рабочей части после термообработки почти на длине винтовой канавки приблизительно HRC 60. Конкретно твердость сверл проверяют по ГОСТ 9013-59 с помощью твердомера ТР по ГОСТ 23677-79. В домашней обстановке твердость сверла в месте термообработки испытывают напильником. Последние имеют твердость HRC 60. Проявление затупленности — возникновение прижогов и сколов на стенке отверстия со стороны проникновения сверла.
Средний и установленный периоды нормируют стойкость сверл, например, из ст. Х6ВФ. Эти периоды для сверл диаметром 4-18 мм при засверливании древесины хвойных пород (ГОСТ 9685-611) соответственно равны 42 и 21 мин, древесины лиственных пород (ГОСТ 7897-83) — 34 и 17 мин. Следовательно, за эти периоды при безостановочном сверлении древесины должны отсутствовать прижоги и сколы на стенках отверстий при испытании стойкости сверла.
Правильно заточенное сверло гарантирует четкое срезание волокон древесины. Неверно заостренное сверло рвет древесину. Стружка имеет вид мелкой щепы.
Она, поднимаясь по стружечной канавке, застревает в отверстии и иногда стопорит сверло, что приводит к его поломке. Круговая стенка отверстия «задириста».
Элементы рабочей части сверла изготавливают соразмерными. Это обязательно сохраняют при заточке. Так режущие кромки у спиралевидных сверл, скажем, должны обладать одинаковой длиной, остротой, углом резания. Отход от перечисленных правил приведет к уводу сверла из-за неравномерной нагрузки на его элементы.
В каждом из описаний видов сверл по дереву дадим рекомендации по их заточке, коснемся их восстановления…
Граненое шило (рис. 1) — простейший инструмент для сверления.
Рис. 1.Шила граненые столярные для вращения:
а — пятерней; б — коловоротом
Такое шило не столько перерезает, сколько рвет волокна древесины. Поэтому его нельзя еще считать в полном смысле сверлом. Шилом делают отверстия в древесине, например, для ввертывания шурупов пальцами на треть или половину глубины. Малые отверстия от сверла тоже иногда увеличивают «таким Макаром»… Проще всего самостоятельно изготовить подобное шило из надфиля (мини-напильника) соответствующего профиля. Важно обеспечить непровертываемость рукоятки. Острие, на которое насаживают рукоятку, не закалено. Самый кончик острия на длине 6-10 мм загибают приблизительно под углом 60–90°. Рукоятку для такого крючковатого острия выстругивают из двух половин. На внутренней части одной из половин делают выборку-углубление, в которое помещают острие. Половинки стягивают проволокой или склепывают. Пластмассовая рукоятка с рифлениями, конечно, прочнее. Основной недостаток шила в том, что оно действует как гвоздь. Но если гвоздь сжимается волокнами древесины и они не выпускают его, то для шила это отрицательный момент. Обрывки волокон мешают освобождению отверстия, шило, как пробка, затрудняет им выход.
Сверла ложечные, или желобчатые, уже имеют канавку для отступления стружки. Эта канавка (рис. 2) несколько напоминает ложку. Однако в более старых вариантах сверла отсутствовало осевое острие, что создавало трудности при сверлении отверстия точно в намеченном месте. Поэтому плавную симметричную дугу в конце канавки превратили в острие (рис. 2,а,б). Следующий этап совершенствования сверла — в трансформировании острия в нечто винтовое (рис. 2,в).
Рис. 2.Сверла ложечные:
а — с прямыми канавками и острием для вращения рукой; б — с прямыми канавками и острием для вращения коловоротом; в — с улиткообразной канавкой, винтовым острием для вращения коловоротом
Теперь после заглубления на несколько миллиметров достаточно лишь вращения, чтобы винтовое острие, осуществляя подачу, пронзило древесину. Понятно, что наличие винтового острия заставляет сверло крутиться лишь в одну сторону. Поэтому затачивают лишь одну режущую кромку. В то же время у сверл без винтового острия затачивают обе режущие кромки, что разрешает вращение сверла в обе стороны. Прямая или улиткообразная канавка слабо способствует выведению стружки. Отсюда и применение сверл для неглубокого проникновения в древесину и в основном вдоль волокон. Усилия по вращению по мере погружения сверла возрастают из-за того, что задний угол лезвия равен нулю. Сверла в процессе сверления периодически изымают из отверстия и очищают от стружки. При диаметре до 6 мм можно рекомендовать длину сверл до 100 мм, при диаметрах 8-16 мм — длину 120–170 мм.
Проще всего самостоятельно изготовить сверло с прямыми канавкой и острием. Для этого нужен стальной пруток тверже, чем гвоздь и тонкий шлифовальный круг на электроточиле. Если делается сверло с вращением от руки, то необходимо обратить внимание на непроворачиваемость рукоятки. Первоначальную и последующие заточки осуществляют со стороны канавки-ложки.
Сверло с цилиндрическим или коническим хвостовиком подходит для дрели, хотя цилиндрический хвостовик слабо противостоит провороту сверла в патроне.
Бурав — ручной инструмент для сверления глубоких, до 600 мм, отверстий в дереве (рис. 3) и с ушком для ручки в верхнем конце. Для облегчения процесса ручного сверления ручки крупных буравов делают длиной 250–260 мм. Материал ручек — твердые породы дерева.
Рис. 3. Бурава:
а — спиральное; б — улиткообразное (напарье трубчатое); в — буравчик цельностальной; г — буравчик с насадной рукояткой
По конструкции различают бурова спиральные (иначе их называют винтовые, или центровые) и улиткообразные.
Рабочие части спиральных буравов (рис. 3,а) аналогичны сверлам спиралевидным, описанным ниже (рис. 5). Они снабжены подрезателями и режущими кромками. Винтовой центр входит в дерево, обеспечивая равномерность подачи бурава. Спираль способствует свободному удалению стружки, что позволяет сверлить длинные каналы при различных плотницких работах.
В старину спиральным буравом делали отверстия диаметром до 120 мм. Но какой трудоемкой и непроизводительной была эта работа!
Диаметр сверл современных спиральных буравов составляет от 12 до 38 мм.
Бурава улиткообразные (рис. 3,б), или, как их еще называют, трубчатые напарья, меньше по размеру, чем спиральные бурава. Рабочая часть этих буравов аналогична усовершенствованным ложечным сверлам с винтовым острием и изгибом, напоминающим по форме улитку. Диаметр рабочей части буравов улиткообразных составляет 13, 19 и 25 мм. Выход стружки из этих буравов труднее, чем из спиральных, поэтому их периодически в процессе сверления вынимают и очищают. Для буравов улиткообразных доступна меньшая глубина сверления, чем для спиральных буравов.
Бурава мелкие (буравчики) служат для сверления небольших отверстий от 1 до 10 мм и для высверливания отверстий под шурупы и гвозди в твердых породах деревьев. Они бывают цельностальными с кольцевой рукояткой (рис. 3,в) и с насадной деревянной рукояткой (рис. 3,г).
Бурава делят на цельные и составные (сварные) инструменты. Рабочую часть всех буравов изготавливают из инструментальной стали: У7, У7А, У8, У8А или 9ХС. Нерабочую (хвостовую) часть сварных буравов производят из сталей 10, 20, ВСт3-ВСт5. Закалке подвергают только рабочую часть составных буравов, естественно, после сварки, которую осуществляют без перекосов и наплывов металла. Резьба на винтовом острие крупная (с шагом более 1 мм).
Заточка буравов аналогична заточке сверл ложечных и спиралевидных дереворежущих. Твердость рабочей части буравов равна HRC 50–56, поэтому для заточки пригоден и напильник.
Они предназначены для просверливания древесины поперек волокон. Сверла плоские делят на подвиды.
К первому подвиду отнесем сверло с винтовым или шиловидным центром (рис. 4,а). Его режущие кромки расположены симметрично и перпендикулярно или под углом по отношению к оси сверла. Канавка или канавки в центре не очень эффективно способствуют выходу стружки. Шиловидный центр — это своеобразное граненое шило, дисциплинирующее положение сверла. Ясно, что усилие вращения сверла с шиловидным центром преобладает над тем, которое прилагаем к сверлу с винтовым центром. Поэтому хвостовик сверла с шиловидным центром предпочтительно иметь четырехугольный пирамидальный под патрон коловорота или конический для дрели.