Как сделать шестигранное отверстие в металле

Как сделать шестигранное отверстие в металле

text-align:center;line-height:normal”>НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ШЕСТИГРАННЫХ (И ДРУГИХ ГРАННЫХ) УГЛУБЛЕНИЙ В ВИНТАХ ПОД КЛЮЧ В ЕДИНИЧНОЙ СЕРИИ В ИНСТРУМЕНТАЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

text-align:right;line-height:normal”>Китов Дмитрий Иванович

text-align:right;line-height:normal”>магистр АПИ(ф)НГТУ ,г. Арзамас

text-align:right;line-height:normal”>Рябикина Татьяна Владимировна

text-align:right;line-height:normal”>канд. техн. наук, доцент АПИ НГТУ, г. Арзамас

text-align:center;line-height:normal”>THE NEW METHOD OF MAKING HEXAGONAL SOCKETS IN SCREWS IN SINGLE-PIECE AND TOOL PRODUCTION

text-align:right;line-height:normal”>Master of API (branch of) NSTU, Arzamas

text-align:right;line-height:normal”>Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of API (branch of)

0cm;margin-left:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:1.0cm;
line-height:150%”>В статье рассматривается проблема получения шестигранных углублений в винтах под ключ в единичном и ремонтном производстве. Описывается новый способ получения шестигранных углублений на универсальном оборудовании. Представлена схема работы вновь сконструированной оснастки.

0cm;margin-left:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:1.0cm;
line-height:150%”>The problem of making hexagonal sockets in screws in single-piece and repair production is raised in the article. The new method of hexagonal sockets production with the help of general-purpose equipment is described. The scheme of new equipment work is represented.

0cm;margin-left:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:1.0cm;
line-height:150%”>Ключевые слова: шестигранные углубления; давильник-пуансон, резцедержатель станка; токарный станок; конус Морзе.

0cm;margin-left:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:1.0cm;
line-height:150%”>Keywords: hexagonal sockets; spinning tool; lathe toolholder; turning lathe; Morse cone.

line-height:150%”>Данный метод получения шестигранных (и других гранных) углублений в винтах рассчитан на обработку на токарных станках в условиях единичного, ремонтного и мелкосерийного производства, когда требуемое количество нужных винтов слишком мало или данные винты имеют размеры резко отличающихся от стандартных.

line-height:150%”>Метод получения шестигранных (и других гранных) углублений в винтах в массовом производстве на заводах типа «НОРМАЛЬ» выпускающих стандартный крепеж решен просто и надежно. Это горячая штамповка, высадка и т. д. на автоматах. Производительность данных автоматов по выпуску крепежа идет на сотни килограмм, а то и тонн в смену или в сутки. Настройка или переналадка данных автоматов или линий занимает большое количество времени и выпуск крепежа со специальными параметрами S и t рис. 1 в небольшом количестве им не интересен. Стоимость данного крепежа будет очень высокой, в чем не заинтересован покупатель.

line-height:150%”>Поэтому инструментальные цеха заводов выпускающих оснастку (оправки, кондуктора, фрезерные приспособления и т. д.) для основного производства, участков по ремонту оборудования и станков производят винты, как стандартные так и специальные, с шестигранными углублениями по своим простым методам и технологиям, ориентируясь на свои производственные возможности, которые у них ограничены.

line-height:150%”>В основном это простая операция, связанная с высадкой пуансоном на прессе для массового производства или электроэрозионный метод (выжигание шестигранного углубления электродом), что крайне не производительно и затратно и по трудоемкости, и по материалам.

line-height:150%”>В настоящее время вопрос изготовления шестигранных (и других гранных) углублений в винтах производится по новой технологии на предприятиях имеющей неожиданное новаторское решение и вопрос получения специальных или стандартных винтов с шестигранными (и другими гранными) углублениями решен с хорошими экономическими показателями, как по производительности, по трудоемкости, так и по экономии материалов (в частности дорогой меди, идущей на электроды).

line-height:150%”>Данная технология получения винтов с шестигранными (и другими гранными) углублениями будет крайне интересна и другим производителям технологической и другой любой оснастки, а также по её ремонту не только крупным механическим заводам, но и мелким мастерским, имеющим на своем балансе простой токарный станок, по всей стране сталкивающихся с данной проблемой по роду своей деятельности.

line-height:150%”>Инструмент давильник — пуансон изготовляется на определенный вид винта с шестигранным углублением по размерам S и D рис. 1. Данные размеры у инструмента отличаются от номинальных размеров винта (получены опытным путем) в сторону увеличения

margin-left:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:1.0cm;
line-height:150%”>· для отверстий с шестигранным углублением с размером под ключ S до 10 мм +0,05

margin-left:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:1.0cm;
line-height:150%”>· для отверстий с шестигранным углублением с размером под ключ S больше 10 мм +0,1

line-height:150%”>Сам давильник — пуансон рис. 2 прост в конструкции и изготовлении.

line-height:150%”>Он рассчитан и сделан с условием многократного использования в работе. По мере затупления острых кромок на торцевой кромке поверхности Б есть возможность её подправить за счет размера 40 мм.

line-height:150%”>

line-height:150%”>Рисунок 1. Винт с шестигранным углублением

line-height:150%”>При работе можно и нужно иметь желательно сразу комплект давильников-пуансонов на весь ряд размеров S и D винтов с шестигранным углублением.

line-height:150%”>

text-indent:1.0cm;line-height:150%”>Рисунок 2. Давильник-пуансон

line-height:150%”>Выбор рабочей части инструмента обусловлен тем, что быстрорежущая сталь Р18 ГОСТ 19265-73 мало чувствительна к перегреву, хорошо шлифуется, высокоизносостойкая.

line-height:150%”>Для экономии быстрорежущей стали хвостовик сделан из стали 45 ГОСТ 1050-88, но только для инструмента с диаметром больше 10 мм. Если диаметр меньше 10 мм, то давильник — пуансон нужно изготавливать цельным из экономических соображений.

line-height:150%”>В передней бабке токарного станка 1К62 крепится искомая заготовка винта, где требуется получить шестигранное углубление.

line-height:150%”>В резцедержателе станка зажимными болтами крепится за хвоствик приспособление рис. 3 (специальный вращающийся центр), ось внутреннего конуса Морзе № 1 которого строго параллельна оси вращения цанги и смотрит на переднюю бабку.

line-height:150%”>

line-height:150%”>Рисунок 3. Схема обработки

line-height:150%”>Во внутренний конус приспособления вставляется давильник-пуансон 3, чьи размеры соответствуют требованиям получаемого шестигранного углубления в детали 1. После выставки давильника-пуансона относительно отверстия в винте 1, как можно точнее, производится разворот резцедержателя с приспособлением 2 относительно оси вращения на угол, равный от 1 градуса 30 минут до 2 градусов по часовой стрелке. Включаем вращение шпинделя числом оборотов от 200 до 400 в минуту, подводим резцедержатель и ручной продольной подачей давим инструментом в отверстие заготовки винта. При этом происходит зацепление давильника-пуансона с заготовкой, и он начинает вращаться со скоростью вращения шпинделя станка. Получается, что работает только одна грань инструмента и усилие рабочего в шесть раз меньше, чем, если бы он давил всем торцем инструмента, а усилие на рабочую грань возрастает, время получения шестигранного углубления составляет до двух секунд при хорошем качестве, по чистоте, и по размерам, что и требовалось получить.

line-height:150%”>Вынимаем деталь, остановив станок, и убираем стружку внутри шестигранного углубления простой шарошкой. Годный винт с шестигранным углублением получен.

line-height:150%”>Отзыв самый положительный. Все вопросы по изготовлению винтов с шестигранным углублением в пределе от диаметра 3 мм до диаметра 15 мм исчезли. Хотя получали шестигранные углубления в винтах с диаметром до 19 мм.

line-height:150%”>Заготовкой для изготовления винта с шестигранными (и другими гранными) углублениями может служить деталь почти со всеми выполненными размерами по чертежу, кроме S и t рис. 1.

line-height:150%”>Вместо них должно быть просверлено или расточено отверстие диаметром, равное S+0,1 мм глубиной t+l мм.

line-height:150%”>Размер t больше на l мм выполняется для того, чтобы при работе было пространство для выдавленной стружки, которая в конечной операции удаляется шарошкой.

0cm;margin-left:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:1.0cm;
line-height:150%”>Базой при обработке винта была взята поверхность d наружный диаметр резьбы и поверхность А рис. 1.

line-height:150%”>Приспособление для инструмента давильник — пуансон представляет из себя доработку стандартного центра вращения по ГОСТ 8742-75.

line-height:150%”>Доработка очень несложна и проста. Вместо хвостовика конуса Морзе № 4 ГОСТ 25557-06 сделан хвостовик, представляющий из себя металлический брус с прямоугольным сечением по высоте 32 мм на ширину 25, на длину 150 мм, то есть как обычная державка резца для резцедержателя станка lК62. Сталь Марки 45 ГОСТ 1050-88, НRC 28 . 34.

line-height:150%”>А сам центр заменен на деталь поз. 4 рис. 3, представляющую из себя втулку с внутренним конусом Морзе № 1 ГОСТ 25557-06 из стали марки ХВГ ГОСТ 5950-2000, 58 . 62 НRC.

line-height:150%”>Больше ни каких изменений и доработок не проводилось. Приспособление изготовлено и уже работает, без каких либо замечаний.

line-height:150%”>Данная технология получения винтов с шестигранными (и другими гранными) углублениями будет крайне востребована в любом производстве, где нужны специальные винты с шестигранными (и другими гранными) углублениями или количество требуемых стандартных винтов крайне мало.

line-height:150%”>Технология проста по своей сути обработки и изготовления винтов с шестигранными (и другими гранными) углублениями, экономична, имеет низкую трудоемкость, простое оборудование, несложные приспособления и инструмент.

1.Глинер Р.Е. Технология поверхностного упрочнения металлов термической и пластической обработки: учеб. пособие для студентов вузов. — Н.Новгород: НГТУ, 2008. — 249 с.

Квадратное сверло или как просверлить отверстие квадратной формы разными способами

Чтобы просверлить круглое отверстие, понадобится воспользоваться дрелью и сверлом. Как это сделать — известно практически всем. Однако часто в домашнем хозяйстве возникает необходимость сверления квадратных отверстий. Для реализации этой задачи понадобится воспользоваться специальным квадратным или долбежным сверлом. Его еще называют долото или фрезой, позволяющей получать проемы соответствующей формы. Что собой представляет фреза, и как ею пользоваться, знают далеко не многие.

Конструктивные особенности и принцип работы квадратных сверл

Для сверления квадратных отверстий применяется специальная насадка для дрели. Эта насадка называется сверлом Уаттса, которая имеет форму треугольника. Главная особенность этой насадки в том, что наконечник в виде треугольника Рёло (назван в честь основателя) имеет область пересечения трех равных кругов.

Именно за счет специальной треугольной формы наконечника фрезы получается квадратная форма проема в поверхности обрабатываемого материала. Принцип получения такой формы отверстия посредством применения треугольного сверла заключается в следующем:

  1. Центр треугольника движется по своей траектории, повторяя при этом движения
  2. Получить такую траекторию удается за счет эллипсоидных дуг в центральной части сверла
  3. Грани треугольника будут перемещаться по аналогичной траектории, повторяя форму квадрата со скругленными гранями

На основании треугольника Рёло была изготовлена специальная насадка, посредством которой можно просверлить круглое отверстие с закругленными углами. Центральные эллипсоидные дуги треугольника — это есть ось, которая не остается на месте, как в случае с обычным круглым сверлом, а перемещается по соответствующей траектории. Главный недостаток применения таких насадок заключается в том, что получаемое отверстие в виде квадрата имеет закругленные углы. Конструкция сверла Уаттса, в основе которого лежит треугольник Рёло, представлена на фото ниже.

Читайте также:  Как удалить твердые отложения из сливного бачка

Высверливание проема осуществляется посредством трех боковых частей, которые имеют заточку. Когда сверло начинает двигаться, центральная часть осуществляет вращательное действие, а боковые грани повторяют качательные движения.

Насадка состоит из хвостовой и рабочей части. Хвостовик предназначен для закрепления насадки в патроне инструмента, а рабочая часть осуществляет основную работу — высверливает квадратный проем. Рабочая часть состоит из головки (она же называется долотом) и спирали, как на обычном сверле. Конструктивным элементом сверла также является держатель, который представляет собой оправку. В этой оправке перемещается сверло, тем самым исключая его хаотичное движение. Оправка имеет отверстие, через которое происходит удаление стружки.

Рабочая часть имеет специальные канавки, предназначенные для отвода стружки из зоны реза. Эти канавки также снижают нагрузку на патрон, тем самым повышая эффективность реза, и уменьшая величину инерции. Принцип работы квадратного сверла показан на видео.

Классификация сверл для квадратных проемов

Название «квадратное сверло» происходит от того, какую форму отверстия насадка способна просверлить. Внешне такие сверла имеют вид треугольника (наконечник), но с их помощью удается получать проемы квадратной формы. Классифицируются рассматриваемые насадки по ряду следующих признаков:

  1. Тип рабочего материала — это может быть древесина, металл или пластик
  2. Материал, из которого изготовлена насадка. В зависимости от того, в каком материале необходимо получить квадратный проем, насадки изготавливаются из легированной, углеродистой или быстрорежущей стали
  3. Тип производства насадок — они бывают двух видов: цельные и составного типа. Составные насадки имеют шарнирный (карданный) хвостовик, посредством которого снижается нагрузка на патрон инструмента. Сегодня карданные насадки встречаются крайне редко
  4. Форма хвостовика — в зависимости от этого параметра можно использовать насадки на дрелях, сверлильных станках и прочих видах оборудования. Сверла Уаттса выпускаются с цилиндрическим, коническим и шестигранным хвостовиком. Фрезы с коническими хвостовиками устанавливаются напрямую в патрон сверлильного станка, а цилиндрические и шестигранные насадки требуют применения специального патрона для закрепления
  5. Длина сверла — они бывают длинные, средние и укороченные
  6. Класс точности — нормальный и повышенный
  7. Диаметр — зависит от того, какой размер квадрата необходимо получить в итоге
  8. Длина рабочей части — еще один важный параметр, который отвечает за возможность сверления соответствующих отверстий с разной степенью углубленности
  9. Конструкция — фрезы для квадратных отверстий бывают с накладной рамкой, а также переходником или без него

Квадратные сверла отечественного производства выпускаются с соблюдением стандартов ГОСТ 886-77, ГОСТ 4010-77 и ГОСТ 10902-77. Однако большой популярностью пользуются сверла зарубежного производства, которые изготавливаются с соблюдением соответствующих стандартов. Маркировка указывается на хвостовой части фрезы, где представлена такая информация, как диаметр, материал изготовления и наименование компании.

Выбор фрезы под сверление квадратных проемов

Какие трудности могут возникнуть при выборе сверла под квадратное отверстие? Казалось бы, что никаких трудностей вовсе не возникнет. Нужно только прийти в магазин, и сообщить продавцу размер и форму проема, который необходимо получить в итоге. При покупке долбежной фрезы понадобится уделить внимание следующим техническим параметрам:

  1. Производитель — рассматриваемые устройства изготавливают все современные фирмы, причем не только отечественные, но и зарубежные. Цены таких сверл отличаются в зависимости от того, кто является производителем. Не всегда высокая стоимость товара говорит о его качестве, поэтому выбирать необходимо в зависимости от того, как часто планируете пользоваться насадкой. Если часто, то лучше отдать предпочтение изделиям производителя Rapid. Китайские насадки стоят дешевле, поэтому для продолжительного применения они не рассчитаны
  2. Длина сверла — зависит от того, какой глубины проем необходимо получить в итоге. Наиболее распространенные варианты фрез по длине от 160 до 225 мм
  3. Размер квадратного отверстия — все зависит от поставленной задачи. Насадки в зависимости от размера оправки имеют соответствующие параметры. Надо понимать, что это один из главных параметров. Долото насадки всегда имеет меньший диаметр, чем размер оправки
  4. Тип хвостовика — на этот параметр важно обратить внимание, так как закрепить сверло с конусным хвостовиком в патроне дрели не получится
  5. Предназначение — в зависимости от того, какой материал планируется обрабатывать — сталь или древесину. Для стальных заготовок применяются изделия из высоколегированной и быстрорежущей стали, а для древесины выпускаются насадки из углеродистой стали

Связано это с тем, что оправка должна упираться непосредственно в сам патрон. Хвостовик насадки имеет удлиненную конструкцию, поэтому обеспечить эффективное сверление отверстия не удастся, если оправка не будет зафиксирована в просверливаемой поверхности. Чтобы просверлить дрелью квадратный проем, необходимо изготовить держатель для дрели своими руками. Внешний вид самодельного держателя показан на фото ниже.

За счет этого приспособления можно просверлить квадратное отверстие, используя обычную дрель или перфоратор с цанговым трехкулачковым патроном. Чтобы самостоятельно изготовить держатель, понадобится воспользоваться подручными средствами, а именно:

  • Металлические трубки, внутренние диаметры которых зависят от размера используемого инструмента и насадки
  • Стальные пластинки толщиной не менее 4 мм
  • Болты, гайки и рукоятка от дрели или болгарки

Принцип изготовления держателя на дрель для сверления квадратных отверстий имеет следующий вид:

  1. Первоначально изготавливается кронштейн для насадки. Используя две трубки разных диаметров, необходимо их соединить, получив тем самым деталь, как показано на фото ниже
  2. Трубку меньшего диаметра следует разрезать пополам, и получаем стальной хомут
  3. С одной стороны к трубке меньшего диаметра приваривается гайка, за счет которой будет осуществляться закручивание рукоятки
  4. Привариваем болт к рукоятке и полученному креплению, предварительно закрутив на резьбу гайку
  5. Получается готовое крепление для оправки квадратного сверла. После этого приступаем к изготовлению крепления для дрели. Для этого подготавливается аналогичный по конструкции стальной хомут, только уже большего диаметра
  6. Соединяем полученные хомуты между собой, для чего понадобятся две стальные пластины. Свариваем хомуты этими стальными пластинами, получая готовое крепление для дрели под квадратное сверло
  7. В пластинах предварительно необходимо сделать пазы, по которым будет осуществляться перемещение оправки. Оправка смещается в зависимости от глубины утапливания сверла при сверлении квадратного проема
  8. В завершении остается покрасить полученную деталь, и прибегнуть к ее испытанию в действии

Подробный процесс описания по изготовлению приспособления под квадратные фрезы представлен в видео материале.

Такое приспособление исключает необходимость применения специальных дрелей, и позволяет просверлить квадратное отверстие необходимого размера. Недостаток такого приспособления в том, что крепежный хомут для оправки необходимо менять в зависимости от используемого диаметра сверла.

Как просверлить квадратное отверстие без специального сверла

Чтобы просверлить проем квадратной формы в материале, вовсе не обязательно для этого использовать специальное сверло. До того, как появились специальные насадки, мастера пользовались простым проверенным способом. Этот способ заключается в использовании обычных сверл по металлу или по дереву (в зависимости от того, какой материал необходимо обрабатывать). Если возникла потребность сверления квадратного отверстия, но при этом отсутствует специальное сверло, то реализовать процесс можно следующим способом:

  1. Первоначально нужно нанести разметку будущего квадрата на поверхности материала
  2. После этого на углах разметки керном наметить точки, по которым осуществляется сверление круглых отверстий
  3. После высверливания сквозных отверстий по периметру разметки необходимо воспользоваться сверлом такого диаметра, чтобы удалить внутреннюю часть путем высверливания
  4. Далее остается только поработать напильником, чтобы выровнять углы получившегося квадрата

Эта процедура вовсе не трудная, но занимает много времени. Однако она является отличной альтернативой квадратным сверлам, после применения которых также не избежать применения напильника, чтобы выровнять углы. Этот метод получения квадратных проемов очень популярен, и применяется даже сегодня. Если нужно быстро сделать в заготовке квадратное отверстие, то надо просверлить первоначально круглое отверстие, а затем воспользоваться напильником, обточив грани, и получив при этом нужную форму.

Бытовые сверла для сверления квадратных отверстий

Для сверления квадратных отверстия в домашнем хозяйстве можно приобрести специальное сверло с накладной рамкой. Сверла с такими рамками называют бытовыми, так как они предназначены непосредственно для сверления проемов дрелью или перфоратором, то есть, бытовых электроинструментов.

Рамка представляет собой оправку, которая исключает хаотичное движение сверла. С патроном сверло соединяется при помощи карданной передачи, что исключает увеличение нагрузки, приходящейся на патрон инструмента. Размер рамки говорит о глубине получаемого отверстия, поэтому чем больше внутреннее отверстие оправки, тем большего размера получается квадратная форма. Рамка соединяется с корпусом дрели или перфоратора посредством специального стального хомута.

Читайте также:  Вторая жизнь старых сапог

В завершении стоит отметить, что если возникла необходимость получить квадратное отверстие в заготовке, то сделать это можно без применения специальных фрез. В этом вопросе помогут обычные сверла и напильник. Однако если стоит вопрос о необходимости частого сверления квадратных отверстий в большом количестве, то здесь поможет только специальная насадка, закрепленная в патроне инструмента.

Как сделать шестигранное отверстие в металле

Не исключено, что потребность в шестигранных отверстиях может появиться при изготовлении самодельных устройств или ремонте неисправной техники. Для этой цели существует, например, серия недешевых инструментов.

Чтобы не тратить деньги, можно самому попытаться сделать приспособление с заданными функциями, для чего необходимо обладать хотя бы начальными слесарными навыками, а также запастись некоторыми инструментами и материалами.

Понадобится

В предстоящей работе нам помогут следующие инструменты и приспособления:

    сверлильный станок или электродрель;

сверла нужного диаметра;

электромеханический наждачный круг;

ножовка по металлу или болгарка;

набор проставок (отрезки толстостенных труб различной длины) ;

  • удлинитель для ворота тисков (кусок подходящей трубы).
  • Чтобы изготовить требуемый инструмент, своего рода, протяжку используем рабочую часть шестигранного ключа (ключа Аллена, имбусового ключа) с рабочим участком подходящего поперечного сечения. Он предназначен для закручивания и откручивания винтов, имеющих цилиндрическую головку и шестигранное углубление.

    Процесс создания инструмента для шестигранного отверстия

    Этот этап – наиболее ответственный и важный, поскольку от надежности и точности размеров планируемой протяжки будет зависеть качество предполагаемого шестигранного отверстия в металле.

    Последовательность работы должна быть приблизительно следующей:

    1. Обычно шестигранные ключи имеют Г-образную форму. Отрезаем короткую часть (ручку) ниже сгиба ножовкой по металлу или болгаркой.

    2. Формируем из ровной (рабочей) части заготовку длиной от 50 до 75 мм в зависимости от поперечного размера будущего инструмента.

    3. С помощью подходящих средств (наждачный круг, очень твердый напильник) придаем заготовке форму легкого равномерного конуса, сохраняя одинаковость огранки в любом сечении по периметру.

    4. Используя грани наждачного круга, формируем от трех до пяти поперечных колец.

    Они нужны для улучшения режущих свойств приспособления и накопления (удержания) снятого при обработке металла.

    Процесс формирования шестигранного отверстия

    Эту работу выполняем в следующей последовательности:

    1. Вначале необходимо просверлить дрелью или на сверлильном станке в металле, вспомогательное отверстие диаметром, который можно рассчитать по очень простой зависимости, полученной опытным путем:

    Dвсп. отв. = Dшстгр. × 1,020, где Dвсп. отв. – диаметр вспомогательного отверстия, Dшстгр. – толщина (размер) шестигранника.

    Например, в случае, если он составляет по толщине 15 мм (расстояние между противоположными гранями), диаметр предварительного отверстия должен составить: 15 мм × 1,020 = 15,30 мм.

    2. Вставляем направляющую часть самодельного инструмента в просверленное отверстие в металлической детали и для надежности слегка ударяем по противоположному торцу молотком.

    3. Полученную конструкцию (металлическую пластину с закрепленным в ней инструментом, формирующим шестигранное отверстие) помещаем между губками тисков и устанавливаем со стороны выхода протяжки подходящую по длине проставку для приема самодельного инструмента.

    4. Сдвигаем губки тисков, вращая ворот. В случае большого сопротивления на ворот надеваем удлинитель для увеличения плеча и, соответственно, усилия зажима. Этот процесс продолжаем до тех пор, пока протяжка полностью не пройдет сквозь металлическую пластину.

    5. Разжимаем губки тисков и выбиваем молотком протяжку из сформированного отверстия в обратную сторону. Для повышения качества отверстия прогоняем протяжку с другой стороны по тому же порядку, что и в пункте 4.

    6. Заключительная операция связана с удалением остатков металлических частиц и образовавшихся заусенцев. Для этого можно использовать болгарку, напильник и наждачную бумагу.

    Металл, в котором мы собираемся сделать шестигранное отверстие не должен быть тверже материала рабочей части ключа Аллена.

    Сверлением квадратных отверстий специальным сверлом

    Специфика сверл для выполнения отверстий квадратной формы в разных материалах и металлах, их назначение, конструкция, классификация. Геометрические параметры. Способы сверления квадратных отверстий.

    Отверстия квадратной формы в заготовках или изделиях, выполненных из металла и других материалов, можно получить с помощью режущего инструмента, называемого сверлом для квадратных отверстий. Оно имеет еще одно название – сверло Уаттса. Квадратные отверстия получаются с небольшими закруглениями в углах, которые почти незаметны. Их сверлят, рассверливают и засверливают в металле черном и цветном толщиной не более 16 мм, дереве, фанере и других материалах, включая вещества композитного происхождения. Операция выполняется с помощью дрели, перфоратора или на станках токарных или протяжных. Применяются в промышленности, сельском хозяйстве и быту при изготовлении продукции, ремонте и выполнении поделок собственными руками.

    Характеристики сверла для квадратных отверстий

    Профиль сверла для выполнения квадратных отверстий соответствует треугольнику специальной формы, который назвали в честь его изобретателя Рело. Отличительная черта: съем металла выполняется боковой частью, плоскостей резания у него 3. При этом в процессе выполнения операции инструмент описывает основное и качательные движения. Выполняются они в противоположных направлениях (треугольник вращается вокруг подвижной оси). Особенность инструмента: он вычерчивает фигуру, представляющую собой пересечение одинаковых кругов. В результате его вершины вычерчивают квадрат. При этом ось вращения перемещается по определенной траектории, а не стоит на месте.

    Как и любое сверло, изделие конструктивно состоит из рабочей части и хвостовика, с помощью которого крепится в патрон, шпиндель или специальное приспособление инструмента или станка. В профиле рабочей части предусмотрены эллипсовидные канавки для отвода стружки в процессе высверливания отверстий. Благодаря их наличию уменьшается нагрузка на зажимное устройство, повышается резательная способность кромок и снижается уровень инерции. Значительно повышает срок эксплуатации режущего инструмента использование охлаждающей жидкости (СОЖ) в процессе выполнения операции. В некоторых моделях сверл квадратного профиля могут предусматриваться канавки для прохождения жидкости.

    Сверла для квадратных отверстий классифицируют по таким параметрам:

    • материалу, с которым могут работать (по металлу, дереву);
    • материалу изготовления (сталь легированная, углеродистая, быстрорежущая, сплав);
    • способу изготовления (цельные, составные);
    • конструкции (с накладной рамкой, переходником и без них);
    • конструкции хвостовой части (цилиндрическая, коническая, шестигранная);
    • серии исполнения (укороченная, средняя, длинная);
    • классу точности (нормальный, повышенный);
    • диаметру;
    • длине рабочей части.

    По длине и диаметру отечественные изделия должны соответствовать требованиям ГОСТ 886-77, 4010-77 и 10902-77, импортные аналоги – действующим зарубежным стандартам. На хвостовик каждого сверла, выполняющего квадратный профиль в разных по плотности материалах, наносят маркировку. Указывается диаметр сверла, материал, из которого оно изготовлено, и даже логотип или наименование компании. Ходовыми являются сверла диаметром 9, 16, 23, 28 и 33 мм и длиной соответственно 50, 60, 75, 85 и 90 мм.

    Геометрические параметры

    К основным геометрическим параметрам относят такие показатели:

    • диаметр, указываемый в мм;
    • длина общая, мм;
    • длина рабочей части, мм;
    • угол заточки в градусах.

    Кроме того, выбирая сверло квадратное, обращают внимание на хвостовик, который должен соответствовать шпинделю инструмента или комплекту приспособлений, для его крепления. Сверление квадратных отверстий необходимо выполнять после предварительной разметки и кернения центра будущего отверстия. Рекомендуется начинать сверление при низких скоростях вращения, а затем перейти на ту скорость, которая указана в паспортных данных станка или инструмента.

    Как еще можно выполнить квадратное отверстие

    Многих интересует, какими способами можно просверлить квадратное отверстие, если в наличии нет сверла Уаттса. На производстве на тонкостенном металле выполняют их методом штамповки, на более толстых заготовках выполняют методом литья, сваркой или с применением лазерной или электроэрозионной технологии. Кроме того, в торговой сети можно купить специальные комплекты пробойников, которые предназначены для изготовления квадратных отверстий размером до 70х70 мм. Состоит комплект из таких деталей:

    • пробойника;
    • матрицы;
    • ограничителя хода;
    • втулки направляющей;
    • пуансонодержателя.

    Воздействие на пробойник осуществляют с помощью домкрата гидравлического типа.

    Совсем простой и малоэффективный способ – выполнить отверстие сверлом диаметром, который будет равен стороне квадрата, а затем доводить с помощью рашпилей и напильников до квадратной формы. На листовом металле небольшой толщины можно выполнить квадрат таким способом: взять сверло небольшого диаметра и вначале просверлить по углам квадрат, а затем по периметру с определенным шагом. Затем остается только вырубить эту часть, зачистить и при необходимости отшлифовать. Но такие отверстия можно выполнять, если к параметрам поверхности не предъявляются требования по шероховатости и точности изготовления.

    На видео наглядно показан процесс рассверливания отверстия круглой формы в квадратное с помощью сверла Уаттса:

    Просим тех, кто работал с таким режущим сверлом, поделиться опытом работы в комментариях к тексту, рассказать, каким оборудованием или инструментом пользовались и какие нюансы выполнения операции учитывали.

    Сверло для квадратных отверстий. Открытия Рело и Уаттса

    В некоторых случаях необходимо получить отверстия в форме квадрата. Обычные способы малопроизводительны и тяжелы. Самый примитивный из них сводится к предварительному высверливанию отверстия диаметром, равным вписанной в квадрат окружности, и постепенному его продалбливанию. Потребуется инструмент, который сможет работать без вращения инструментальной головки, а также специальный переходник. Проще воспользоваться так называемым «квадратным» сверлом (сверлом Уаттса), или, точнее, фрезой.

    Немного истории с геометрией

    Ещё в XV веке легендарный Леонардо да Винчи, изучая свойства геометрических фигур, обратил внимание на так называемые геометрические объекты с равной толщиной. Таких фигур имеется бесконечное множество, но простейшей – помимо окружности — является скруглённый треугольник, который может быть образован следующим образом. Вычерчивается равносторонний треугольник, каждый из углов которого соединяется дугой окружности, проведённой из центра противоположной стороны. Особенностью такого треугольника будет то, что все его стороны будут иметь постоянную ширину, которая равна длине стороны исходного равностороннего треугольника.

    Читайте также:  Как развести огонь пустой зажигалкой

    Практическую пользу из этого факта извлёк Л. Эйлер, который три века спустя продемонстрировал вращение такого скруглённого треугольника: вначале вокруг собственной оси, а затем – с некоторым эксцентриситетом, благо карданный механизм науке и технике того времени был уже известен.

    Ещё дальше в практическом использовании данной фигуры пошёл немецкий инженер Ф. Рело, который обратил внимание на то, что траектория углов движущегося треугольника при определённых способах его вращения весьма близка к квадрату. Лишь непосредственно в углах квадрата внешняя поверхность описывает дугу, впрочем, небольшого радиуса. В современной технической литературе подобный треугольник называют треугольником Рело, хотя никаких углов у данной фигуры фактически уже нет.

    Пройдёт ещё несколько десятков лет, и англичанин Г. Уаттс придумает приспособление, которым можно обеспечить гарантированную квадратную траекторию для металлорежущего инструмента. Техническое решение для сверла Уаттса было запатентовано в 1916 году, а через год началось серийное производство таких инструментов.

    Сверло или фреза?

    Большинство технической общественности считает, что всё-таки фреза. Тем не менее, производители упорно продолжают называть данный инструмент сверлом для квадратных отверстий, сверлом Уаттса или сверлом, профиль которого соответствует треугольнику Рело.

    Что правильнее? Если обратиться к кинематике перемещения такого режущего инструмента (для наглядности можно воспользоваться схемой, приведённой на рис. 1, то можно обнаружить, что съём металла будет производиться только боковой поверхностью, причём плоскостей резания будет не одна, как у обычного сверла, а четыре, что более свойственно фрезам.

    Однако одного вращающего движения для получения квадратного отверстия будет недостаточно. Простые математические вычисления (в данной статье не приводятся) показывают: для того, чтобы «сверло» для квадратного отверстия выполняло свою функцию, оно должно при работе описывать не только основное движение вращения режущей кромки, но и качательное движение сверла/фрезы вокруг некоторой оси. Оба движения должны производиться во взаимно противоположных направлениях.

    Рисунок 1 – Треугольник Рело: а) – построение; б) последовательность вращения для получения отверстия квадратной формы.

    Угловая скорость обоих вращений определяется довольно просто. Если за параметр f принять частоту оборотов вала дрели (либо перфоратора), то для колебательных вращений шпинделя вокруг собственной оси достаточна скорость в 0,625f. В этом случае ось шпинделя как бы зажимается между рабочим валом и приводным колесом, заставляя сверло/фрезу колебаться в зажимном приспособлении с остаточной скоростью

    (1 – 0,625)f = 0,375f.

    Более точно результирующую скорость вращения фрезы можно установить, пользуясь техническими характеристиками дрели/перфоратора, но ясно, что она будет намного ниже той, на которую изначально рассчитан инструмент. Поэтому получение квадратного отверстия будет происходить с меньшей производительностью.

    Устройство и принцип работы

    Непосредственно применить фрезу/сверло для квадратных отверстий с профилем треугольника Рело нельзя – необходимы канавки для отвода образующейся стружки.

    Поэтому (см. рис. 2) профиль рабочей части инструмента представляет собой вышеописанную фигуру, из которой вырезано три полуэллипса. При этом реализуются три цели: снижаются момент инерции сверла, нагрузки на шпиндель, а также повышается режущая способность фрезы.

    Рисунок 2 – Фактический профиль рабочей части инструмента

    Конструкция инструмента такова. Собственно, рабочая часть включает в себя рабочую поверхность, которой производится съём металла и отводящие стружку канавки. Изготавливается фреза-сверло для квадратных отверстий из стали У8 и закаливается до твёрдости HRC 52…56. При особо тяжёлых условиях эксплуатации используются изделия из легированной стали Х12 с твёрдостью HRC 56…60. При нормальной подаче СОЖ и из-за сравнительно небольших температур в зоне обработки стойкость инструмента – высокая.

    Более сложную конструкцию имеет шпиндель-переходник. Он включает в себя:

    1. Корпус.
    2. Зубчатый венец.
    3. Посадочное место под основной шпиндель (если инструмент устанавливается в инструментальной головке металлорежущего станка, то переходник имеет вид конуса Морзе).
    4. Приводной шестерни.
    5. Основного шпинделя.
    6. Шестерни зацепления с зубчатым венцом.
    7. Качающейся втулки.

    Для бытовых приспособлений производители фрез/свёрл для квадратных отверстий предлагают накладные рамки, которые соединяются карданной передачей с патроном, и сообщают эксцентрические перемещения режущему инструменту. Толщина такой рамки определяет глубину получаемого отверстия.

    Для соединения приспособления с патроном станка необходим ещё специальный переходник. Он состоит из:

    1. Корпуса.
    2. Плавающего хвостовика.
    3. Качающегося кольца.
    4. Сменной втулки под патроны разных металлообрабатывающих станков.
    5. Крепёжных винтов.
    6. Опорных шариков.

    Для практического применения рассматриваемого инструмента достаточно придать шпинделю основного оборудования подачу в необходимом направлении. Для изготовления квадратных отверстий с применением такой оснастки пригодны фрезерные протяжные и токарные станки.

    Альтернативные способы получения квадратных отверстий

    Недостатком свёрл Уаттса считается наличие радиусных дуг в углах квадрата, что не всегда приемлемо. Кроме того, свёрла для квадратных отверстий, изготовленные с использованием треугольника Рело, не могут вести обработку заготовок большой толщины. В таких случаях можно использовать электроэрозионные/лазерные технологии, а также – что проще – применить сварку или штамповку.

    Комплекты пробойников для квадратных отверстий выпускаются в ассортименте поперечных размеров до 70×70 мм в металле толщиной до 12…16 мм. В комплект входят:

    • Пуансонодержатель под пробойник.
    • Направляющая втулка.
    • Кольцевой ограничитель хода.
    • Матрица.

    Для силового воздействия на пробойник можно использовать гидравлический домкрат. Пробитое отверстие выгодно отличается чистотой полученных кромок, а также отсутствием заусенцев. Подобный инструмент производится, в частности, торговой маркой Veritas (Канада).

    При наличии в домашнем хозяйстве сварочного инвертора квадратное отверстие в стальной детали можно прожечь. С этой целью в заготовке предварительно сверлится (с запасом) круглое отверстие, затем туда вставляется требуемых размеров квадрат из графита марок ЭЭГ или МПГ, после чего обваривается по контуру. Графит извлекается, а в изделии остаётся квадратное отверстие. Его, при необходимости, можно зачистить и прошлифовать.

    Сверление квадратных отверстий — сверло Уаттса и принцип треугольника Рёло

    О том, как просверлить отверстие круглой формы, знает практически каждый, а про сверло для квадратных отверстий известно далеко не всем. Между тем просверлить отверстие квадратной формы можно как в изделиях из мягкой древесины, так и в более твердых металлических деталях. Для решения такой задачи используются специальные инструменты и приспособления, принцип действия которых основан на свойствах простейших геометрических фигур.

    Принципы действия и конструкция

    Для того чтобы просверлить квадратное отверстие, обычно используют сверло Уаттса, в основу конструкции которого положена такая геометрическая фигура, как треугольник Рёло. Одна из важнейших особенностей такой фигуры, представляющей собой область пересечения трех равных кругов, состоит в следующем: если к такому треугольнику провести пару параллельных опорных прямых, то расстояние между ними будет всегда постоянным. Таким образом, если двигать центр треугольника Рёло по траектории, описываемой четырьмя эллипсоидными дугами, его вершины будут вычерчивать практически идеальный квадрат, у которого будут лишь несколько скруглены вершины.

    Свойство треугольника Рёло

    Уникальные свойства треугольника Рёло позволили создать сверла для квадратных отверстий. Особенностью использования такого инструмента является то, что ось его вращения должна не оставаться на месте, а перемещаться по вышеописанной траектории. Естественно, этому перемещению не должен препятствовать патрон оборудования. При использовании такого сверла и соответствующей оснастки квадратное отверстие получается с идеально ровными и параллельными сторонами, но с немного скругленными углами. Площадь таких необработанных инструментом уголков составляет лишь 2% от площади всего квадрата.

    Изготовление устройства для сверления квадратных отверстий

    Используя сверла Уаттса, работающие по принципу треугольника Рёло, можно выполнять сверление квадратных отверстий в металлических заготовках даже на обычном станке, не оснащенном специальными насадками. Для того же, чтобы создать квадратное отверстие в деревянной детали, можно использовать и обычную дрель, но для этого ее необходимо оснастить дополнительными приспособлениями.

    Изготовить несложное устройство, позволяющее просверлить квадратные отверстия в деревянных заготовках, можно по следующим рекомендациям.

    • Для начала, используя лист фанеры или деревянную доску небольшой толщины, необходимо сделать сам треугольник Рёло, геометрические параметры которого должны соответствовать диаметру применяемого сверла Уаттса.
    • Сверло надо жестко зафиксировать на поверхности изготовленного треугольника.
    • Чтобы треугольник Рёло и закрепленное на нем сверло перемещались по требуемой траектории, необходимо изготовить деревянную направляющую рамку. Во внутренней части рамки следует вырезать квадрат с геометрическими параметрами, полностью соответствующими размерам отверстия, которое вы собираетесь просверлить.
    • Рамка при помощи специальной планки фиксируется на дрели, при этом центр треугольника Рёло, помещаемого в направляющую рамку, должен совпадать с осью вращения патрона электроинструмента.
    • Для того чтобы сообщить сверлу для выполнения квадратного отверстия крутящий момент, но при этом не создать ограничений для перемещения инструмента в поперечном направлении, хвостовик соединяют с патроном дрели посредством передаточного механизма, работающего по принципу карданного вала грузового автомобиля.
    • Деревянную заготовку, в которой необходимо просверлить квадратное отверстие, следует надежно зафиксировать, при этом расположить ее так, чтобы центр будущего отверстия строго совпадал с осью вращения используемого для обработки сверла.

    Чертеж деталей приспособления для сверления квадратного отверстия

    Таблица 1. Размеры направляющих втулок

    Таблица 2. Размеры сверл (нажмите для увеличения)

    Собрав такое несложное устройство, надежно зафиксировав все элементы его конструкции и обрабатываемую заготовку, можно включать электрическую дрель и начинать процесс сверления.

    Как уже говорилось выше, просверленное при помощи такого устройства квадратное отверстие будет иметь абсолютно ровные и параллельно расположенные стороны, но его угловые участки будут слегка закруглены. Решить проблему с закругленными углами несложно: можно доработать их при помощи обычного надфиля.

    Следует иметь в виду, что используют вышеописанное приспособление, не отличающееся высокой жесткостью, для сверления отверстий квадратной формы в деревянных заготовках небольшой толщины.

    Сверло Уаттса и сделанное с его помощью квадратное отверстие в металлической заготовке

    Ссылка на основную публикацию