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:
- Центр треугольника движется по своей траектории, повторяя при этом движения
- Получить такую траекторию удается за счет эллипсоидных дуг в центральной части сверла
- 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.
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:
- Тип рабочего материала — это может быть древесина, металл или пластик
- Материал, из которого изготовлена насадка. В зависимости от того, в каком материале необходимо получить квадратный проем, насадки изготавливаются из легированной, углеродистой или быстрорежущей стали
- 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
- 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
- Длина сверла — они бывают длинные, средние и укороченные
- Класс точности — нормальный и повышенный
- Диаметр — зависит от того, какой размер квадрата необходимо получить в итоге
- Длина рабочей части — еще один важный параметр, который отвечает за возможность сверления соответствующих отверстий с разной степенью углубленности
- 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:
- 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
- Длина сверла — зависит от того, какой глубины проем необходимо получить в итоге. Наиболее распространенные варианты фрез по длине от 160 до 225 мм
- 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
- Тип хвостовика — на этот параметр важно обратить внимание, так как закрепить сверло с конусным хвостовиком в патроне дрели не получится
- 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
 |
Берем линейку и острый скальпель. Можно канцелярский нож или что под рукой. Главное требование — он должен быть очень острым, жестким и чтобы не болтался. Я делаю такие вещи с помощью резака X-Acto.
По линейке от дырочки до дырочки, точно по размерам нашего отверстия (ни больше ни меньше, точно так!) делаем прорезы. Чем глубже тем лучше, но можно без фанатизма. Т.к. чем глубже режешь тем больше шанс что сорвется лезвие и мы покоцаем наружную поверхность, а это уже не то — некрасиво. Дырочки тут рулят еще тем, что в них заваливается острие скальпеля и край реза дальше дырки не идет. Разметка тут самый важный этап. От него зависит получится ли все с первого раза идеально или придется подравнивать.
 |
Прорезал, теперь надо раскромсать внутреннюю поверхность дырки на 4ре части, под андреевский флаг. Это уже чем угодно. Я обычно не церемонюсь — беру тупое сверло, которое уже не жалко. Втыкаю его и как фрезой на больших оборотах прогрызаю его бочиной пластик от угла до угла.
 |
Все, получили внутри четыре кусочка. Теперь надо подцепить их от центра и выломать внутрь!
Прорез который мы сделали даст нам слабую точку по которой пластик лопнет и выломается. А отверстия с краев не дадут трещине уйти дальше чем надо.
 |
Видите какой четкий и ровный излом получается?
Раз два три четыре — получили точное прямоугольное отверстие которое не надо ни ровнять, ни шлифовать. Ну может чуть чуть, если с разметкой накосячил — как я сейчас :(.
 |
На проковыривание этой дырки у меня ушло не более 10 минут. Это с уборкой мусора и отвлеканием на фотографирование и поиск то скальпеля, то сверлышка.
З.Ы.
Дырку эту я тут проделал чисто ради фоток, на ненужном корпусе, поэтому не смотрите что у ней «горизонт завален» и разметка кривая — я не старался 🙂
42 thoughts on “Как сделать квадратное отверстие”
Есть еще вариант…
По углам сверлятся небольшие отверстия. Берется нитка (можно практически любую), продевается в два отверстия, получается что нитка торчит с одной стороны. Берем за кончики нитки и начинаем двигать ее как пилу… Пропилилось? Потом 2 других отверстия и так по кругу… Окошко получается торчно таким как Вы насверлили отверстия…
Отверстия квадратные и продолговатые под крепёж
Одним из основных видов механической обработки различных материалов резанием, применяемых в современной технике, является сверление. Оно осуществляется при помощи специального инструмента, называемого сверлом, которому сообщается вращательное движение (в некоторых случаях вращается заготовка). С помощью сверления можно получать отверстия различной глубины и диаметра.
В большинстве случаев отверстия, получаемые методом сверления, имеют цилиндрическую форму. Однако применение специального инструмента и особых методик обработки позволяет придавать им эллипсовидную, квадратную, криволинейную, продолговатую, треугольную и другую форму.
| Отверстия квадратные под крепёж ГОСТ 16030 – 70 | ||||
 | Размер квадратных подголовков болтов | B | R | |
|---|---|---|---|---|
| 1-й ряд | 2-й ряд | |||
| 5 | 5.5 | – | 0.5 | |
| 6 | 6.6 | 7 | 0.5 | |
| 8 | 9 | – | 0.8 | |
| 10 | 11 | 12 | 0.8 | |
| 12 | 13 | 14 | 1.0 | |
| 14 | 15 | 16 | 1.0 | |
| 16 | 17 | 18 | 1.2 | |
| 20 | 22 | 24 | 1.2 | |
| 22 | 24 | 26 | 1.6 | |
| 24 | 26 | 28 | 1.6 | |
Лазерная обработка
В условиях современного машиностроительного и какого либо другого производства часто возникает необходимость в получении в различных материалах отверстий, имеющих весьма сложную форму. Для этого часто применяется метод, заключающийся в использовании лазерного луча, функционирующего в режиме управляемого термического раскалывания.
На сегодняшний день именно лазерная обработка является одним из наиболее передовых методов формирования и обработки квадратных, продолговатых и иных отверстий в самых различных материалах. Подобная технология позволяет получать качественную обработку, что создаёт условия для её более масштабного применения.
Применение лазерного оборудования с числовым программным управлением, позволяют не только изготавливать или обрабатывать отверстия самых различных форм и конфигураций, но и получать полностью готовые изделия.
Электроэрозионный метод обработки
В технике под электрической эрозией понимается разрушение поверхности изделия или заготовки, которое происходит под воздействием электрических разрядов.
Этот способ обработки чаще всего используется для того, чтобы в определенных пределах осуществлять изменение размеров и формы отверстий, предварительно проделанных в металлических изделиях и заготовках. Разработчики машиностроительных изделий, которые они проектируют, нередко сталкиваются с необходимостью изготовления отверстий которые могут быть отличными от цилиндрических. Это могут быть квадратные, продолговатые, прямоугольные, криволинейные и прочие отверстия.
Особенно непросто реализовать их обработку тогда, когда сам материал обладает такими характеристиками, как повышенная твердость или высокая вязкость. Именно в этих случаях обычно и используется электроэрозионная обработка.
Как показывает практика, она наиболее эффективна для обработки изделий сложной конфигурации, изготовленных из твердых материалов. Дело в том, что использование для тех же целей распространенных механических способов часто оборачивается повышенным износом режущего инструмента.
Конусные сверла для сверления листового металла
В тонком листовом металле достаточно часто приходится проделывать различные отверстия цилиндрической формы. Так, к примеру, происходит тогда, когда требуется произвести электромонтажные работы в стальных коробах, причем сделать это нередко бывает не так уж и просто.
Сверление отверстий в тонком листовом металле с помощью обычных спиральных сверл — дело непростое, поскольку инструмент начинает, что называется, «подхватывать». Это может привести (и нередко приводит) к его поломкам, а также к тому, что отверстия получаются неправильной, искривленной формы. Конусные сверла и сверла ступенчатые с этой задачей справляются намного лучше.
Дело в том, что благодаря их специфической форме слой обрабатываемого материала срезается равномерно, без так называемых «подхватываний» и рывков. Поэтому просверливаемые отверстия имеют идеально цилиндрическую форму.
В зависимости от того, какие именно геометрические характеристики имеет режущий инструмент, применение сверл с конической режущей кромкой позволяет получить результирующие диаметры различной величины. Если условия сверления особенно сложны, то опытные мастера применяют не конусные, а ступенчатые сверла. Этот режущий инструмент позволяет обеспечить очень точные размеры результирующих отверстий.
Пробивка отверстий
Одной из наиболее распространенных технологий листовой штамповки металлов является пробивка. К примеру, при таком высокоточном производстве, как приборостроение, очень значительное количество деталей изготавливается именно с использованием этого метода. Для пробивки квадратных и продолговатых отверстий используется специальная оснастка, изготавливаемая из высокопрочных материалов, устойчивая к длительным и постоянным механическим нагрузкам и не требующая частого и тщательного обслуживания.
Пробивка отверстий может производиться как на сложном механизированном оборудовании, так и на простых ручных прессах. Ее процедура заключается в том, что между пуансоном и матрицей помещается заготовка, в которой необходимо пробить отверстие.
Как сделать квадратное отверстие в толстом металле? Пошаговая инструкция
С формированием круглых отверстий в металлических изделиях вопросов не возникает. Но вот как сделать квадратное отверстие? Способов не так много.
И первое из них использование лазера, второе, что приходит на ум использовать специальные свёрла Уаттса, которые использует принцип треугольника Рёло.
Однако есть ещё один способ.
Содержание:
Постановка задачи
Нужно сквозное отверстие в цилиндре с минимальной погрешностью в размерах
Диспозиция следующая. Есть металлическая цилиндрическая заготовка, в ней нужно сделать отверстие под квадратный стержень.
Простой токарный станок
Для этого понадобится токарный станок. Отрезной и фрезеровочный диск, а также резец. Для данной задачи использовался резец ВК-8. Также нужен сварочный инвертор.
Порядок выполнения работ
Большое квадратное отверстие
Многие уже догадались, каким будет примерный перечень работ, как только узнали требуемый для работы инструмент.
Идея заключается в следующем. В заготовке продольно формируется прямоугольный рез, шириной соответствующей размеру стороны высверливаемого квадрата. Глубина подбирается с учётом размеров заготовки так, чтобы центр будущего квадрата совпадал с осью цилиндрической заготовки.
Затем сверх пропила устанавливается металлическая перемычка, которую нужно будет обварить.
Для придания изделию товарного вида, его следует обработать после сварки на токарном станке.
Итак, приступим к практике.
Шаг №1 – формирование пропила
Делаем рез шириной размера стороны квадрата
Для резки лучше использовать отрезной диск. Это значительно ускорит работу. Не забываем про масло.
Меняем диск на фрезеровочный, поскольку нужна правильная геометрия квадратного отверстия.
Шаг №2 – формируем перемычку
Помещаем квадратный стержень в проделанный рез. Сверху накладываем металлическую перемычку. В качестве последней используем отрезок аналогичного стержня.
Фиксация заготовки в тисках
С помощью тисков фиксируем подготовленную к сварке заготовку.
Шаг №3 – сварка и первичная обработка
Сварочные работы окончены
Перемычку прихватываем на пару точек и вынимаем из тисков. Хорошенько провариваем конструкцию.
Нужно отжечь сварку
Чтоб не думалось, отжигаем сварочные швы.
Шаг №4 – обработка на токарном
Обработка первой части
Для обработки использовался резец ВК-8. Выставляем заготовку. Для этого пришлось её немного обработать напильником.
Выставляем и торцуем
Переворачиваем изделие. Выставляем и торцуем заготовку.
Зажимаем и обрабатываем
Зажимаем и обрабатываем на чистовую.
Результат работы
В итоге получилось вполне годное изделие. Размеры соблюдены, внешний вид удовлетворительный. Результат получился достойным.
ОТК изделие приняло
В заключении стоит отметить, что можно изготовить подобное изделие и без использования токарного станка, заместив его обычной машинкой УШМ. Результат, конечно, будет не такой качественный, да и трудозатраты будут значительно больше. Но, что делать, если другого ничего под рукой нет, а квадратное отверстие нужно здесь и сейчас.
Тематическое видео: Как сделать квадратное отверстие — способ №2
Как сделать квадратное отверстие – способ №2
Как сделать квадратное отверстие в толстом металле? Пошаговая инструкция
Для нас очень важна обратная связь с нашими читателями. Оставьте свой рейтинг в комментариях с аргументацией Вашего выбора. Ваше мнение будет полезно другим пользователям.
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.
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:
- Корпус.
- Зубчатый венец.
- Посадочное место под основной шпиндель (если инструмент устанавливается в инструментальной головке металлорежущего станка, то переходник имеет вид конуса Морзе).
- Приводной шестерни.
- Основного шпинделя.
- Шестерни зацепления с зубчатым венцом.
- 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:
- Корпуса.
- Плавающего хвостовика.
- Качающегося кольца.
- Сменной втулки под патроны разных металлообрабатывающих станков.
- Крепёжных винтов.
- 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.
