**Геометрия Режущей Части Сверла
by JOSEPH MAZOFF**
Г-н. Джозеф Мазофф, изобретатель и член Общества Промышленных Инженеров, начал свою карьеру в сфере металлов в качестве молодого девятилетнего помощника, в кузнице в 1926 г. В 1938 в возрасте 18 лет, состязаясь с более чем 300-ми опытными соперниками, которым было уже по 50-60 лет, г-н Мазофф занял первое место в конкурсе штата Пенсильвания по заточке инструмента, в том числе и спиральных сверл.
Г-н Мазофф читал лекции о Геометрии Вершины Сверла в различных университетах, таких как университет Бригама Янга и в других учебных заведениях таких штатов как Техас, Кентукки, Пенсильвания, Огайо, Нью-Мексико и т.д.
Г-н Мазофф также проводил семинары по Геометрии Вершины Сверла на таких крупных промышленных заводах как Пратт & Уитни в Восточном Хартфорде (штат Коннектикут), Дженерал Электрик в Скенектади (штат Нью-Йорк), корпорации Абекс, Филадельфийском военном судостроительном заводе и во многих других местах, где были сооружены крупные механические цеха (заводы).
Также г-н Мазофф является автором 11-страничной статьи под названием "Выбор лучшей геометрии режущей части сверла" ("Choose the Best Drill Point Geometry"), которая была напечатана в Июльском номере журнала "Modern Machine Shop" в 1989г. (Копии статьи можно получить связавшись с этим самым журналом).
В то время, когда автор начал свою карьеру в горах Аппалачи в кузнечном цеху, электричества не было. И, соответственно, процесс сверления отверстий вручную диаметром 30-40мм был очень медленным, отнимавшим много времени, терпения и физических сил. И по этой причине, экспериментально, было установлено, что если обычное сверло с коническим профилем заточить в виде плоских поверхностей (в виде многогранной вершины), то получалась линейная поперечная режущая кромка, требовавшая на 150% меньше усилия нажима, чем в случае с обычными сверлами. Но, так как мастерство ручной заточки многогранной режущей части сверла со временем сходило на нет, также, соответственно, уменьшалось количество таких сверл, так как их очень сложно затачивать вручную. Но в связи с недавним прогрессом в создании станков с ЧПУ в сфере механической обработки, требующей само-центрирующихся сверл, многогранная заточка сверл была возвращена к жизни.
Как вы увидите на последующих страницах, самым важным свойством многогранной заточки является большое разнообразие форм режущих частей сверл, подходящих для самых различных профессиональных задач, особенно в наш современный век экзотических металлов. Эти экзотические металлы являются незаменимыми, и побуждают совершенствоваться в мастерстве и разработке более совершенной Геометрии Режущей Части Сверла. Поэтому, целью этой статьи является информирование специалистов-ремесленников об этом превосходном типе геометрии режущей части сверла с ее большим разнообразием эффективных профилей, оптимизированных для различных ситуаций. Также будут освещены такие аспекты геометрии режущей части сверла, которые редко, если вообще где-то освещены в литературе, так как большинство информации, касающейся режущей части сверла, наполнено малоинформативными советами типа "Важно, чтобы сверла были хорошо заточены". В этой же статье, наоборот, будет детально рассмотрено, как затачивать сверла, для достижения наилучших результатов, а также будут рассмотрены некоторые укоренившиеся заблуждения, приводящие к низкой производительности сверления.
Спиральные сверла
Сверла - это наиболее важный, наименее понятый и наиболее пренебрегаемый из всех режущих инструментов, ...и, мы используем стандартные формы вершины сверла, потому что "кто-то" когда-то их решил использовать, а не потому что их разработали в ходе экспериментов и логических выводов. Например, специалисты считают, что угол при вершине сверла в 118° является хорошим компромиссным вариантом, углом при вершине режущей части для сверления разнообразных металлов, и это заблуждение присутствует в учебниках по механической обработке. Изменение угла при вершине не имеет ничего общего с режущими свойствами. Угол в 118° является мифом чистой воды. В действительности, крутизна угла наклона задней поверхности режущей кромки является определяющим фактором в режущем инструменте, а НЕ форма (не-режущего) угла при вершине. С другой стороны, если угол наклона задней поверхности режущей кромки (задний угол) выбран неправильно, мы "врезаемся" в законы физики. В том смысле, что если мы неправильно заточим режущую кромку топора, то он нам мало пользы принесет, будь то в бритье бороды или в колке дров. Поэтому - угол наклона задней поверхности режущей кромки должен быть выбран в соответствии со степенью твердости металла и его пригодности к механической обработке. ОСНОВНОЕ ПРАВИЛО: чем тверже металл - тем менее крутой угол наклона задней поверхности режущей кромки, и наоборот.
Что касается угла при вершине, то посмотрите на рис. "A", и на то, что режущие кромки уже полностью задействованы, в то время как на рис. "B" задействовано только 64% длины режущих кромок на одной и той же глубине сверления в основном металле. Максимальный темп проникновения в металл достигается только когда режущие кромки уже полностью касаются обрабатываемого материала. Поэтому, чем тупее угол при вершине режущей части, тем быстрее будут полностью задействованы режущие кромки. И, хотя на рис. "A" и "B" диаметр сверл одинаков, у сверла с более тупым углом при вершине на рис. "A" общая длина режущих кромок меньше чем у сверла на рис." B". Это означает что сверло на рис. "B" будет сверлить отверстие того же самого диаметра, но с большей длиной режущих кромок, производящих более широкую стружку, то есть будет требовать приложения большего момента силы для одного и того же диаметра сверла. А если конкретнее, то длина режущих кромок сверла диаметром 25 мм с углом при вершине в 140° составит 14,3 мм для каждой кромки, а для того же сверла с углом при вершине в 118° длина каждой кромки составит 15,5 мм. Если сложить длину обеих режущих кромок, то сверление сверлом диаметром 25 мм с углом при вершине в 118° будет эквивалентно сверлению со сверлом на 2,4 мм большего диаметра. И чем больше диаметр сверла - тем больше будет разница.
Заметьте что на рис. "D" профиль поперечной режущей кромки - плоский (линейный) идущий в поперечной плоскости сверла, и формирует острый режущий угол, там, где края поперечной режущей кромки соединяются с поверхностью сердцевины сверла. Во время сверления отверстия, вся длина поперечной режущей кромки входит в контакт с металлом и ее края одновременно врезаются (?) в металл, производя стружку. Далее, плоско заточенные грани создают резко выраженную острую грань поперечной режущей кромки, как показано на рис. "C". И как следствие, поперечная режущая кромка обладает отличными экструдирующими характеристиками, что позволяет сверлить с меньшим усилием нажима, с меньшим нагревом и с большей производительностью, чем в случае с обычными сверлами. Обычные сверла имеют выпуклую (не-линейную) форму поперечной режущей кромки, которая в буквальном смысле производит "сосиско-образную" форму углубления в металле во время всего процесса сверления. В нержавеющей стали, нагрев от трения во время сверления таким сверлом может заставить его посинеть, достигая температуры более 500° С. С округлыми поверхностями на каждой из сторон, обычные сверла обладают плохими экструдирующими характеристиками, из-за чего требуют приложения большего усилия нажима во время сверления.
Многогранность
Во время сверления работа вращающей энергии идет на производство стружки и на нагрев, то ли больше нагрев и меньше стружки, то ли меньше нагрев и больше стружки. Многогранная геометрия дает наименьший нагрев во всех типах профилей режущей части сверла. При сравнении двух сверл одного диаметра, многогранное сверло требует на 150% меньше усилия нажима и производит на 70% меньше нагрева, чем обычное сверло.
4-гранная режущая часть сверла состоит из отдельных поверхностей: задней поверхности режущей кромки (первичной) и вторичной задней поверхности (рис. "E"), и, продолжение вторичных задних поверхностей до центральной части поперечной режущей кромки создает вершину (угол) (рис. "F") в центре продольной оси поперечной режущей кромки. В результате получается само-центрирующаяся режущая часть сверла, позволяющая обходиться без кернения и предварительных засверливаний. Ее не "уводит", и она является наиболее аккуратной из всех вариантов режущей части сверла. Она особенно подходит для применения в станках с ЧПУ, для пригнанных отверстий в штамповке и такая форма режущей части может быть создана/заточена даже на самых больших сверлах. Угол наклона задней поверхности режущей кромки (первичной) зависит от свойств обрабатываемого материала; угол заточки вторичной задней поверхности равняется 20°.
6-гранная форма с Вторичным Углом при Вершине сверла (ВУВ) является наиболее долговечной из типов режущей части, но, при этом, наименее понятой и используемой. 5-я и 6-я грань формируют Вторичный Угол при Вершине (рис. "G" и "H"). Самой слабой частью сверла являются внешние углы режущей кромки, которые в свою очередь подвержены самым большим нагрузкам и проходят наибольший линейный путь. Соответственно, режущие части сверла чаще всего ломаются в районе этих углов. Вторичные Углы при Вершине уменьшают такие острые углы (рис. "H"), тем самым уменьшают частоту сколов этих углов, и, соответственно, уменьшают потребность в перезаточке сверл, что продлевает их долговечность. В результате проведенных тестов в нашем цеху, мы смогли просверлить на 700% больше отверстий по сравнению со сверлами с обычной конической заточкой. На заводе "Ford Motors Engine" в Огайо, компьютерное моделирование рассчитало жизненный цикл сверла в количестве 8000 отверстий. Но, после того как тоже самое обычное сверло было перезаточено со скосом внешних углов режущих кромок, компьютерные расчеты показали результат в 31 057 отверстий. В соответствии с моими рекомендациями, "Ford Motors" также уменьшило крутизну наклона задней поверхности режущей кромки сверла, что увеличило производительность до 37 100 отверстий; на этом результате тестирование было остановлено, но при этом сверла все еще оставались в отличном состоянии. Основными факторами, приведшими к такому резкому повышению производительности, являются плоская заточка режущих граней в комбинации со скосом внешних углов режущих кромок (рис. "G" и "H"). Сверление производилось в чугуне. Вторичный Угол при Вершине создает вторичные режущие грани, которые наклонены к заднему углу пера (зуба?) сверла (рис. "G"). Во время вращения сверла, задняя часть вторичных режущих граней производит резание металла с проскальзыванием, что еще более уменьшает количество сколов и нагрев, уменьшает усилие при сверлении, и производит меньшее заклинивания сверла при его извлечении из отверстия. Эта форма сверла идеальна для сверления "отверстий в отливке" (чугуне?) и для сверления отверстий без заусенцев и грата (то есть - чистых). Также отверстия с таким сверлом получаются более аккуратными и точными, так как вторичные режущие кромки позволяют сверлу лучше удерживаться по оси сверления, добавляют сверлу "разворачивающие" свойства, которые помогают противостоять боковым смещениям из-за неоднородности материала. В добавление к этому, такая форма режущей части сверла лучше дробит стружку, так как первичная и вторичная режущие кромки (рис. "G") создают ломаный профиль стружки, которая легко крошится при движении в стружечных канавках сверла. Угол, под которым затачиваются вторичные режущие кромки по отношению к оси сверла, зависит от угла первичных кромок (угла при вершине сверла). В основном они затачиваются под углом в два раза более острым, чем угол при вершине. Грубо говоря, если угол между основными режущими кромками равняется 140°, то угол между вторичными должен равняться 70°. На рис. "H" хорошо видно это изменение углов. Но у этого правила есть некоторые исключения, для таких материалов как пластик, угол наклона вторичных режущих кромок должен быть более острым (копьевидным). Что касается угла наклона задней поверхности вторичных режущих кромок, он в основном такой же, как и у первичных. Вторичный Угол при Вершине (вторичные кромки) может быть добавлен и ко всем другим типам режущей части сверла для улучшения аккуратности и увеличения долговечности.
Крестообразно-Подточенная Вершина
Обычный тип Крестообразно Подточенной Вершины сверла (ОКПВ) является очень высокопроизводительным, но не может быть применен на сверлах диаметром свыше 13мм. А также прямые углы ОКВП мешают выводу стружки, что приводит к появлению "сварочного шва" (так и написано - "weld bead", прим. пер.), что сводит на нет преимущества ОКВП. И при этом ОКВП требует очень высокую точность геометрии заточки, труднодостижимую при заточке в локальных цехах, мастерских. Но Модифицированный тип Крестообразной Подточенной Вершины сверла (МКПВ) (рис. "I" и "J") избавлен от этих недостатков, так как перезаточка МКПВ не является чем то трудноосуществимым. Далее, МКПВ намного более производительный тип режущей части сверла. На рис "J" видно, что выточка в сердцевине сверла имеет положительный наклон, тем самым добавляя вторичные режущие грани с положительным наклоном, идущие вплоть до поперечной режущей кромки сверла, и тем самым улучшает эффективность сверления. Также видно, что добавочные режущие кромки переходят в основные под менее острым углом, тем самым позволяя затачивать МКПВ на сверлах диаметром вплоть до 75 мм. Длина поперечной режущей кромки сверла (рис. "I") может быть уменьшена, соответственно, до 1,3 мм. для сверла диаметром 75 мм., и до 0,25 мм. для сверла диаметром 6 мм., что дает несравненные экструдирующие качества; позволяя режущим граням врезаться глубже в металл и вырезать более толстую стружку. МКПВ делает сверло само-центрирующимся, что избавляет от необходимости делать предварительные засверливания даже для сверл диаметром до 75 мм. Выточки точатся параллельно углу наклона стружечной канавки сверла (рис. "J"), что делает их самоочищающимися, позволяя стружке свободно подниматься вверх по канавке. При соответствующей выточке на противоположной стороне, направленной диагонально вверх и в противоположную сторону от другой, толщина сердцевины сверла не ухудшается, что оставляет режущую часть сверла крепкой и позволяет прикладывать большее усилие нажатия и сверлить отверстия быстрее. И в сумме этих свойств, МКПВ, разработанный автором этой статьи, лучше, чем другие типы МКПВ, производимые концернами "Renault-Peugeot" и другими производителями.
Используя шведский цифровой сверлильный станок, с контролируемой скоростью подачи и вращения, наша компания подтвердила то, что МКПВ способен произвести на 300-500% больше отверстий, чем обычный КПВ и на 700-800% больше отверстий, чем новое обычное сверло заводской заточки. Письменные свидетельства от других уважаемых источников подтверждают эти результаты. МКПВ производит наименьший нагрев на всех спиральных сверлах. Статья под названием "Pointing Towards High Drilling Rates" ("Прицел на лучшие показатели сверления") опубликованная в Июньском выпуске журнала "Modern Machine Shop" за 1982 г., на стр. 85 изображена диаграмма со следующей информацией. На "какой-то" скорости подачи испытывались четыре различных типа режущей части сверла, диаметром 40 мм. Обычное сверло потребовало приложения усилия в 2300 кг., в то время МКПВ от "Renault-Peugeot" (R.P.) потребовало усилия как минимум 900 кг. при том же диаметре. Но МКПВ, разработанное г-м. Мазоффом, потребовало приложения усилия на 165% меньше чем МКПВ от "Renault-Peugeot" при том же диаметре.
При заточке МКПВ, длина поперечной режущей части сверла варьируется от 1,3 мм. для сверла диаметром 75 мм. и до 0,25 мм для сверла диаметром 6 мм. Наклон выточки относительно сердцевины сверла может варьироваться от 5° положительного наклона для мягких материалов и до 5° отрицательного наклона для самых твердых материалов. МКПВ особенно эффективен при сверлении нержавейки, инконеля (жаропрочный сплав на никелевой основе), титана и других "трудных" металлов. МКПВ также является само-центрирующимся типом режущей части сверла, позволяющим обходиться без предварительного засверливания.
Подточенное сверло
Подточенное сверло (рис. "K") может быть использовано для сверления множества материалов помимо латуни и меди. Обычное спиральное сверло имеет максимальный положительный наклон канавок на внешних краях режущих кромок и постепенно переходит в нейтральный или даже в отрицательный наклон у центра сердцевины сверла, в зависимости от типа спирали сверла. Это приводит к тому, что разные части режущих кромок обладают разными режущими качествами, сходящими к минимуму в центральной части сверла и становящимися чрезмерными у внешних углов режущих кромок, где наибольший наклон передней режущей поверхности и максимальна линейная скорость. Из-за этого, режущие кромки, находящиеся возле внешнего диаметра сверла, подвергаются огромным нагрузкам, которые являются основной причиной разрушения внешних углов режущих кромок. Но подточка поверхности спиральных канавок в режущей зоне создает одинаковый наклон передней поверхности режущей кромки по всей ее длине (рис. "K"), тем самым улучшая режущие свойства в центральной части сверла, где они обычно минимальны, и уменьшая режущие свойства ближе внешнему диаметру сверла, где они обычно чрезмерны. Это приводит к более равномерному распределению режущих свойств по всей длине режущих кромок, что уменьшает сколы на внешних углах режущей кромки, и в то же время заметно увеличивая эффективность сверления. На рис. "L" показано, что подточка режущей кромки в свою очередь уменьшила длину поперечной режущей кромки. То есть, подточенное сверло является само-центрирующимся, не уменьшает толщину сердцевины сверла, избавляет от необходимости в кернении и предварительном засверливании. Выточки на этом сверле так же, как и в случае с МКПВ, отклонены друг от друга, из-за чего сердцевина сверла не утоньшается и сохраняется его стойкость к разрушению.
На рис. "M" и "N" изображены поперечные сечения подточенных передних углов, и, заметьте, что угол наклона задней поверхности режущей кромки одинаков в обоих случаях. Но при этом, режущая кромка на рис. "N" производит более толстый срез материала, потому что у нее более острый передний угол подточенной передней поверхности канавки. Такая геометрия создает строгающий эффект, благодаря менее крутому углу наклона задней поверхности режущей кромки, что уменьшает вибрацию сверла и коробление, тем самым увеличивая производительность и аккуратность. Уменьшение длины поперечной режущей кромки (рис. "L"), а также увеличение или уменьшение величины переднего угла режущей кромки позволяет, соответственно подточенному сверлу сверлить то ли мягкие, то ли твердые материалы, бакелит (пластик из фенольной термореактивной смолы), стекловолокно, органическое стекло, медь или латунь. При сверлении очень мягкой меди или латуни, используйте негативный наклон передней режущей кромки в 5°, и, с увеличение твердости металла, меняйте наклон на более положительный.
Исправление неравной формы перьев
Сверла с неравной формой перьев достаточно широко распространены, и их НЕВОЗМОЖНО заточить правильно, так как режущие кромки не находятся строго друг напротив друга под углом 180°. Не приходится и говорить, что такие сверла не будут работать эффективно и аккуратно. Как ни прискорбно, но также широко распространены и сверла с неодинаковой формой канавок. Но как бы там ни было, подтачиванием таких сверл можно устранить данные различия, и расположить подточенные режущие кромки строго напротив друг друга под углом 180° и унифицировать форму поверхностей канавок. Дополнительную проблему составляет множество канавок с негладкой зазубренной (желобчатой) поверхностью из-за чего режущие кромки получаются зазубренными и поэтому легко разрушаются. Подтачивание избавляет и от этой проблемы, делая поверхность на таких сверлах гладкой и однообразной, тем самым увеличивая срок службы режущих кромок.
Материалы
Для сверления нержавейки, сверла затачиваются с Углом при Вершине Сверла равным 140° и с наклоном задней поверхности режущей кромки (задний угол) в 10-12°, что обеспечивает добавление режущих свойств, в то время как тупой угол в 140° позволяет режущим кромкам быстрее полностью войти в контакт с металлом. Основной хитростью в сверлении нержавейки является недопущение нагартовывания (деформационного упрочнения) детали путем достижения максимального режущего действия за минимальное время. Рекомендуемая форма режущей части сверла изображена на рис."I" (крестообразная заточка при вершине) с добавлением Вторичного Угла при Вершине (рис. "H") для усиления внешних углов режущей кромки. (то есть сверло со всеми 6 режущими кромками, прим. пер.) Вторичные режущие кромки (на внешних углах) составляют 10-15% от общей длины режущих кромок. Наклон выточки в центре (рис. "J") варьируется от положительного наклона в 5° для мягкой нержавейки, нейтрального для полутвердых металлов, и 5° негативного наклона для твердых экзотических металлов.
Пресловутое сверление пластмассы требуюет высшей степени аккуратности, и особенно, наиболее тупые профили режущей части сверла. Плексиглас толщиной 3 мм. сверлился при температуре 1-2 °С различными формами режущей части и диметрами сверл. Начиная с Угла при Вершине Сверла равным 80° - материал трескался каждый раз, как острие сверла начинало выходить насквозь через нижнюю поверхность материала. При увеличении Угла при Вершине Сверла (при более тупом угле), соответственно уменьшалось и растрескивание плексигласа. При Угле в 134°, растрескивание было значительно уменьшено. При угле в 142° растрескивания не было. Проблема откалывания материала в нижней части отверстия при сверлении насквозь была решена при помощи создания Вторичного Угла при Вершине сверла (боковые наклонные режущие кромки, рис. "H"). В данном случае длина вторичных режущих кромок составила 20% от общей длины режущих кромок. Поэтому было заключено, что рекомендуемый Угол при Вершине Сверла равный 60-80° был наиболее разрушительным при сверлении плексигласа. При такой острой копьевидной форме вершины сверла, когда сверло начинало выходить насквозь из материала, получалось небольшое отверстие неправильной округлой формы с очень тонкими краями. Впоследствии, копьевидные режущие кромки вклинивались в тонкие края отверстия под прямым углом и мгновенно раскалывали материал. И напротив, тупая форма вершины с меньшим эффектом вклинивания выходит более плавно с режущими кромками расположенными более параллельно тонким краям материала на выходе из отверстия. По сути, рекомендация использовать сверла с углом вершины в 60-80° для сверления пластмасс не имеет под собой ничего научного. После заключительных анализов наиболее эффективная режущая часть сверла содержала Первичный Угол при Вершине в 144°, и Вторичный Угол при Вершине в 80-85° (для вторичных, угловых режущих кромок), угол наклона задней поверхности режущих кромок (первичной) равен 4-5°, и угол наклона вторичной задней поверхности равным 20°. (20° наклон вторичной плоскости точится автоматически, независимо от того, будет ли наклон первичной плоскости равен 8° или менее). Основное правило в том, чтобы уменьшить угол наклона первичной задней поверхности, а вторичной - увеличить, соответственно тому, как показано на рис. "P". Такой тупой угол при вершине сверла, с наклоном задней поверхности режущей кромки, подбираемой соответственно обрабатываемому материалу, и может применяться равно как для твердых, так и для мягких ферритных, не-ферритных, и некоторых не-металлических материалов.
Задний угол режущих кромок
Чрезмерный наклон задней поверхности режущей кромки широко практикуется по всем Соединенным Штатам при работе с хрупким материалом, что приводит к сильному коробления и разрушению материалов. Также это приводит к получению отверстий слишком большого диаметра и к быстрому износу режущих кромок. Такой чрезмерный наклон получается из-за тенденции неправильно смотреть на сверло, так, как показано на рис. "D". Смотря на это сверло, большинство читателей скажут, что у задней поверхности режущей кромки очень маленький наклон или его даже вообще нет. Но это просто оптическая иллюзия, так как у этого сверла наклон задней поверхности режущей кромки равен 15°. И, тем не менее, практически все мастера-ремесленники на глаз определяю наклон поверхности, смотря на сверло прямо перпендикулярно, как показано на рис. "D". Поступая таким образом, человек смотрит на составной угол, профиль поверхности всего сверла, а не конкретно на ПРОФИЛЬ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ.
КАК ПРАВИЛЬНО УВИДЕТЬ УГОЛ НАКЛОНА ЗАДНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ.
На глаз будет быстрее и правильнее определить угол наклона линии поперечной режущей кромки (и ее длину). Если угол линии поперечной режущей кромки будет перпендикулярен линиям режущих кромок, то наклон задних поверхностей режущих кромок будет равен нулю. При увеличении наклона задних поверхностей режущих кромок линия поперечной режущей кромки будет поворачивать вправо. Так, угол наклона линии поперечной режущей кромки равный 110° относительно линии основных режущих кромок, будет соответствовать углу наклона задних поверхностей режущих кромок приблизительно равным 5°, то есть слабому наклону. 120° соответствует углу наклона равному 8°, то есть среднему наклону. 130° соответствует наклону равному 11°, то есть крутому наклону. 135° соответствует очень крутому наклону. С некоторой тренировкой, на глаз можно будет определить угол наклона задних поверхностей режущих кромок достаточно точно и без транспортира.
КАКОЙ УГОЛ НАКЛОНА ЗАДНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ НАМ НУЖЕН?
Для примера, используя сверло с двумя плоскостями (рис. "O"), небольшое пятно, размером 0,8 мм сперва появляется на задней внешней части зуба при уменьшении постоянного угла задней поверхности до 7°. При 5° пятно уже размером в 1,6 мм, и дальнейшее уменьшение угла наклона приводит к появлению пятна треугольной формы распространяющегося в сторону основной режущей кромки, а также в сторону поперечной режущей кромки. Поэтому, небольшая вторичная грань (рис. "P") нужна только когда угол постоянного наклона задней поверхности кромки равняется 8° (средний диапазон заднего угла) и размер вторичной плоскости постепенно увеличивается в сторону режущей кромки (рис. "G"), тогда как угол первичной задней поверхности уменьшается соответственно до диапазона значений от 5° до 3° (малый и сверхмалый диапазон заднего угла).
Чтобы выбрать правильное значение заднего угла, требуется провести анализ способности материала к механообработке, его твердость, ломкость, хрупкость и т.д. Так как вибрация сверла и коробление может быть вредным как для сверла, так и для материала, в таком случае, очевидно, требуется уменьшить задний угол режущей кромки при работе с хрупким или твердым материалом. Уменьшение заднего угла позволяет делать более гладкие и аккуратные отверстия, позволяя при этом увеличить скорость сверления для компенсации уменьшенного среза материала.
Замечание По Поводу Производительности
В начале 50-х годов, автор занимался распространением в среде стоматологов высокоскоростных газотурбинных бормашинок, которые позволяли вычищать кариес в 5 раз быстрее, чем предыдущий тип бормашинок с механическим приводом. Вкратце, металлообрабатывающая промышленность находится в отсталом положении, теряет миллионы долларов из-за низкой скорости сверлильных операций. Высокая скорость и жидкостное охлаждение являются наилучшим путем для достижения высокой производительности. Как бы там ни было, сверлильные станки должны быть в превосходном состоянии и с абсолютной точностью. Читатели должны иметь в виду, что сверла с заводской заточкой не соответствуют требованиям такой высокой точности из-за издержек массового производства, что также относится к различным устройствам заточки сверл, не имеющих ни подходящего механического дизайна, ни концепций могущих обеспечить высокую степень точности. При операциях сверления можно достичь скоростей на 300-400% выше, чем те, которые рекомендованы в учебниках. Так как учебники должны рекомендовать пониженные скорости из-за неаккуратно или вручную заточенных сверл, которые в свою очередь используются на изношенных сверлильных станках.
Перьевые сверла
Перьевые сверла используют ту же геометрию, описанную в этой статье, и они так же изготовляются с более тупым углом при вершине, и могут обладать теми преимущественными свойствами, описанными в этой статье. Перьевые сверла имеют много преимуществ перед спиральными сверлами. Так, они оставляют канал сверления более открытым для возможности жидкостного охлаждения в отверстии, отсутствие заклинивания в глубоких отверстиях, и отлично измельчают стружку. А так как держатель перьевого сверла представляет из себя трубку с толстыми стенками, оно обладает отличными свойствами в передаче крутящего момента, что позволяет ими сверлить отверстия намного большей глубины, чем спиральными сверлами. И ко всему этому, один держатель может быть использован даже с восьми различными диаметрами перьевых лезвий, тем самым давая значительную экономию и на стоимости и на месте для хранения по сравнению с восемью спиральными сверлами. А так как держатели для перьевых сверл бывают различной длины, оператор имеет больше возможностей выполнить те или иные специфические требования. Основным препятствием для распространения использования перьевых сверл была дороговизна и большая продолжительность времени перезаточки. Но станок "Champ drill grinder" быстро затачивает и перьевые сверла.
Заключение
В большинстве американских цехов, сверла находятся в наиболее плачевном состоянии из всех режущих инструментов, а именно, согнутые, с чрезмерной толщиной сердцевины, с крупными сколами режущих кромок, сильно изношенные, с испорченными хвостовиками и просто низкокачественные сверла. Следует заметить, что высококачественная работа требует высококачественных сверл. Высококачественные сверла становятся все важнее, так как сверлильные операции предваряют все другие производственные операции. Сверлильные операции превосходят фрезерование, гибку, штамповку, и все другие операции. Нереально подсчитать денежные потери из-за низкопроизводительных сверл в цехах нашей страны (США, прим. пер.). Эти денежные потери усугубляются увеличенным выходом дорогостоящего брака, запоротого в последнем шаге, во время сверления, далее усугубленного общим отсутствием знаний о геометрии режущей части сверла, и поэтому неспособностью извлечь всю выгоду от лучших вариантов геометрии режущей части. Сверление кажется простым, но сложное в действительности.
Newman Tools Inc.
185 Iber Rd.
Ottawa, Ontario, Canada K2S 1E7
Tel 613-836-6776 Fax 613-836-9070
