Сверление квадратных отверстий. Сверло Уаттса. Треугольник Рёло.

Сверло Уаттса для сверления квадратных отверстий: описание, размеры

Просверлить круглое отверстие в материале любой плотности по силам каждому. А как быть, если необходимо квадратное отверстие? Многим покажется неправдоподобной возможность высверлить квадрат в мягкой податливой древесине или в детали из прочного металла. Справляется с этой непростой задачей сверло Уаттса.

Сверление квадратных отверстий. Сверло Уаттса. Треугольник Рёло.

При выполнении различных слесарных и ремонтных работ иногда возникает необходимость выполнить в металлической заготовке отверстие квадратного сечения. Если для получения круглых отверстий используется стандартный набор инструмента, который имеется под рукой у каждого мастера, то для квадратного профиля нужен специфический инструмент.

Конечно, не имея в наличии соответствующего инструмента, можно получить квадратное отверстие высверливанием круглого с последующей ручной обработкой до квадратного профиля. Но такой способ является малопроизводительным, трудоемким и не позволяет получить точные форму и размеры необходимого профиля.

Для получения качественного профиля наиболее часто сверление квадратного отверстия производят с применением сверла Уаттса, работа которого основывается на особенностях перемещения геометрической фигуры, которая называется треугольник Рело. С технической точки зрения такое сверло правильнее называть фрезой. Использовать напрямую с дрелью сверло Уаттса не получится, потребуется дополнительно специальный переходной шпиндель, который обеспечит необходимую траекторию движения инструмента.

Сверло для конфирматов. Виды, сверление, монтаж.

При проведении столярных работ и сборке компонентов в мебельном производстве нужно обеспечить надежное крепление различных деревянных деталей между собой. Для этого существуют такие способы соединения как склеивание, сборка на шкант, сбивание при помощи гвоздей, закрепление по системе «паз-шип», сборка при помощи саморезов. Все эти способы имеют свои недостатки и преимущества, и выбор системы крепления производят индивидуально в каждом конкретном случае.

Одним из самых распространенных способов сборки деревянных конструкций является соединение при помощи конфирматов. Данный способ получил широкое распространение на Западе еще в середине прошлого века. В России им начали пользоваться лишь в 90-х годах, но сегодня конфирматы заняли лидирующие позиции среди вариантов крепежа в мебельном производстве.

Важно знать, что для соединения деревянных деталей при помощи такого крепежа, нужно использовать специальное сверло под конфирмат. Об особенностях выбора таких сверл и о том, как просверлить отверстие под конфирмат, вам подробно расскажет материал ниже.

Ступенчатое (конусное) сверло по металлу — виды, назначение и характеристики

Конусное сверло представляет собой сверло конусной формы с одной или несколькими продольными прямыми или спиральными канавками, которые образуют режущую кромку инструмента. Благодаря переменному диаметру сверла с его помощью можно получать в обрабатываемых деталях различные по размеру отверстия.

Следует отметить, что конусные сверла бывают двух основных видов, которые часто путают между собой: непосредственно коническое сверло и ступенчатое сверло.

Конические сверла отличаются плавным переходом диаметра от меньшего к большему. С их помощью можно просверлить в металле отверстие с диаметром в диапазоне от минимального до максимального значения диаметра самого инструмента.

Ступенчатые сверла отличаются последовательным ступенчатым переходом диаметров. При использовании такого типа режущего инструмента намного легче контролировать размер обрабатываемого отверстия, причем его диаметр будет строго соответствовать одному из значений диаметров последовательного ряда сверла.

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.

О сверле Уаттса и треугольнике Рёло

Для того чтобы понять, как работает сверло Уаттса, нужно выполнить небольшой экскурс в геометрию. Еще в 15 веке математиков заинтересовали интересные свойства плоских фигур с равной толщиной. Наиболее известной такой фигурой является окружность. Другой простой фигурой из данного ряда является скругленный треугольник.

Данная фигура получается так. За основу берется равносторонний треугольник. Затем из каждой вершины треугольника прочерчивается окружность радиусом равным стороне треугольника. В итоге получится новая фигура с дугообразными сторонами (сморите рисунок ниже).

Немного позже ученый Л. Эйлер обратил внимание на интересную траекторию вращения скругленного треугольника. Затем инженер Рело увидел, что при определенном способе вращения фигуры, траектория ее вершин описывает форму очень близкую квадрату. Для этого необходимо производить вращение с некоторым эксцентриситетом. При таком движении лишь во внутренних углах полученного квадрата образуются незначительные скругления. Такой треугольник сегодня известен под названием треугольник Рело.

В начале 20 века английский ученый Уаттс смог изобрести и запатентовать техническое решение, которое бы обеспечило такое движение металлорежущего инструмента, чтобы в итоге в обрабатываемой детали получилось квадратное отверстие. Получившийся в итого инструмент стал носить название сверло Уаттса.

Особенности

По своему конструктивному устройству приспособление для высверливания квадратных отверстий является скорее фрезой, а не сверлом. Однако отечественным мастерам привычнее называть его сверлом, да и фирмы-изготовители именуют изделие именно так.

Согласно кинематике, в соответствии с которой происходит перемещение этого устройства, очевидно, что срез обрабатываемого материала происходит исключительно посредством боковой поверхности, а точнее – 4-х таких поверхностей. Такой способ характерен не для сверла, а для фрезы. Но вращательных движений недостаточно для высверливания качественного и ровного квадратного отверстия. Фреза должна не только вращаться, но и совершать качательные движения – также вокруг оси.

Важно и то, что вращение и покачивание должны быть направлены во взаимно противоположные стороны.

С какой скоростью сверло-фреза будет вращаться, можно выяснить, лишь исходя из характеристик электродрели или иного инструмента, которым планируется работать. Однако нужно учитывать, что сверление квадратного отверстия будет происходить не очень быстро, и производительность работы будет невысокой.

Одного треугольника Рёло для получения квадратного отверстия недостаточно – нужно, чтобы на сверле имелись канавки, по которым будет производиться отведение стружки, являющейся отходами от сверления. Именно по этой причине на рабочей поверхности сверла вырезается 3 полуэллиптических окружности.

За счет этого осуществляется снижение момента инерции фрезы, уменьшается нагрузка на шпиндель, при этом происходит повышение режущей способности насадки.

Что такое конфирмат?

Данный вид крепежа получил свое название от названия торгового бренда «Confirmat», под которым он появился на рынке немецкой мебельной фурнитуры. Другими его устоявшимися названиями являются термины «евровинт» и «шурупная мебельная стяжка».

Конфирмат представляет собой металлический цилиндрический стержень с переменным диаметром. С одной стороны евровинта имеется резьба с большой высотой витков. Резьба занимает большую часть длины винта и заканчивается плоским торцом без заострения, как у шурупов. С другой стороны конфирмата резьбовой участок переходит в небольшую по длине конусную часть и далее в гладкую цилиндрическую часть.

Внешний диаметр резьбы евровинта равен наружному диаметру цилиндрической части. Оканчивается конфирмат головкой потайного типа, в которой имеется паз под шестигранную отвертку размеров 3 или 4 миллиметра. Иногда головка может иметь исполнение под шлиц для крестообразной отвертки.

Материалом для изготовления служат обычно легкие металлические сплавы. На поверхность крепежа для защиты от коррозии и усиления поверхностного слоя наносят защитное покрытие. Чаще всего на поверхность винтов наносят цинковое покрытие. Именно из-за переменного сечения конфирмата при его использовании приходится применять специальные мебельные сверла.

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.

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.

Область применения

Конические сверла по металлу применяются для получения отверстий в листовом и тонкостенном металле. Обычно толщина обрабатываемого металла составляет от 1 до 4 миллиметров и зависит от высоты ступени сверла. Если высота ступени составляет 4 миллиметра, то и максимальная толщина листа или металлопроката, которые поддаются обработке, составит, соответственно, 4 миллиметра. Ступенчатое сверло позволяет работать даже с тонколистовым металлом.

Главным отличием от других типов является то, что при помощи одного сверла можно получить сразу несколько типоразмеров отверстий.

Отметим, что бывают также сверла конические для обработки не только металла, но и древесины, пластика, гипсокартона, текстолита.

Коническое сверло (иногда мастера называют его сверло морковка) выделяется также тем, что при правильной работе с ним отверстие практически не имеет дефектов. Грамотное использование инструмента позволяет получить ровные стенки и края отверстия, отсутствие заусенцев и трещин. После сверления отсутствует необходимость дополнительной обработки отверстий. Поэтому часто мастера используют их для того, чтобы исправить дефекты отверстий, полученных другим типом сверлильного инструмента.

Качественное конусное сверло по металлу имеет твердые острые кромки, что позволяет ему работать с металлом с высокой плотностью и твердостью. Некоторые сверла также имеют абразивное напыление, что еще больше повышает их эффективность. Там, где другой инструмент бессилен, часто очень удобно воспользоваться рассматриваемым видом сверл.

Конусное сверло имеет острый наконечник, что позволяет проводить операцию сверления без предварительного кернения и дополнительной центровки.

Особенности применения сверл для квадратных отверстий

Стандартные сверла Уаттса, предназначенные для сверления квадратных отверстий в металле, изготавливают из стали У8. Закалка производится до получения твердости инструментов в пределах от HRC 52 до HRC 56. В тяжелых условиях эксплуатации используют инструменты из легированной стали Х12. Твердость материала варьируется в пределах от HRC 56 до HRC 60.

Самая важная особенность применения этих сверл для квадратных отверстий на производстве и в быту заключается в необходимости использования дополнительных приспособлений для фиксации инструментов и перемещения рабочих частей по вышеописанной траектории.

Что используют на производстве

Для фиксации сверл для квадратных отверстий в металле на станках используют специальные шпиндели-переходники. Они состоят из:

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.

Виды ступенчатых (конусных) сверл

Как было отмечено, конусные сверла бывают с плавным переходом диаметра и с шаговым, ступенчатым. Наибольшее применение нашли сверла ступенчатые, поскольку они позволяют получить отверстие строго определенного размера с ровными стенками. Отверстие, полученное плавным конусным сверлом, всегда будет иметь небольшой уклон. В случае работы с тонколистовым металлом это будет малозаметно.

В общем случае качество ступенчатых сверл можно классифицировать по цвету:

• Серый металлический оттенок. Обычно такой инструмент выполнен из инструментально стали невысокого качества. Дополнительной термической обработки при его изготовлении также не было предусмотрено. Абразивного покрытия на поверхности сверла не имеется. Такие сверла не следует приобретать, если предполагается их регулярное использование, а также работа с толстым и прочным металлопрокатом.
• Сверла черного цвета. Такой инструмент при производстве был подвергнут термической обработке. Была произведена обработка паром и последующая закалка. Такая обработка увеличивает твердость инструмента и повышает его эксплуатационный ресурс. Но все равно не рекомендуется работать такими сверлами с нержавеющими и другими высокопрочными сталями.
• Тускло золотистый цвет. Ступенчатое сверло по металлу, которое имеет бледно желтый цвет, изготавливается из металла с добавление легирующих добавок, чаще всего кобальта. Такой инструмент подвергается закалке с последующим отпуском, что снимает внутренние напряжения и увеличивает прочность и долговечность инструмента. Сверлами такого цвета можно обрабатывать прочные легированные и нержавеющие стали.
• Ярко золотистый оттенок. Инструмент такого цвета является наиболее высококачественным и предназначен для работы с толстостенными сталями высокой прочности. Стали, из которых изготавливается инструмент, получают добавлением нитрида титана и последующей термической обработкой.

Виды и их устройство

Для высверливания отверстий в форме квадрата чаще всего используются сверла Уаттса. Особенностью их конструкции является то, что в основе лежит не квадрат, а треугольник, называемый треугольником Рёло. Принцип действия сверла такой: треугольник двигается по эллипсоидным дугам, при этом своими вершинами он будет очерчивать квадрат идеальной формы. Единственным недостатком может считаться легкое закругление вершин 4-угольника. Квадрат получится в случае, если эллипсоидных дуг будет 4, а движение треугольника Рёло – равномерным.

Нужно отметить, что треугольник Рёло – конструкция, уникальная по своим свойствам. Только благодаря ему и стало возможным создание сверл для высверливания отверстий в форме квадрата. При эксплуатации этого изделия важно помнить, что ось, по которой оно вращается, обязательно должна описывать эллипсоидные дуги, а не стоять в одной точке. Устройство патрона оборудования должно быть таким, чтобы не мешать треугольнику совершать движение. Если треугольник движется четко по правилам, то итогом высверливания станет ровный квадрат, а обработка не затронет только 2% от его общей площади (за счет скругления уголков).

Разновидности конфирмата, где используется

Основным преимуществом конфирматного крепления является высокая надежность и простота такого соединения. За счет достаточно большой длины евровинта и высокого профиля резьбы площадь контакта между металлическим крепежом и внутренних поверхностей деревянных изделий довольно значительна. Это обеспечивает качество крепления и исключает нарушение его целостности.

Для этого отверстия в древесине должны точно соответствовать типоразмеру используемого конфирмата, чего можно достигнуть лишь, если использовать правильное мебельное сверло.

Другой положительной стороной использования евровинтов является то, что такое соединение является разборным.

Тип конфирмата обозначается указанием внешнего диаметра его резьбы и общей длины. Например, маркировка 5х60 означает, что евровинт имеет наружный диаметр по резьбе 5 миллиметров и общую длину крепеж 60 миллиметров. Распространены такие типоразмеры евровинтов, как 5х40 мм, 5х50 мм, 7х50 мм, 6,4х50 мм, 5х70 мм, 7х50 мм, 7х70 мм. Наиболее распространенными размерами в нашей стране являются размеры 7х50 мм и 6,3 х 50 мм.

Все конфирматы имеют потайную головку с отверстием под инструмент. Чаще всего – это отверстие под шестигранник, но выпускаются и еврошурупы с крестообразным шлицем. Обычно винты имеют белый цвет цинкового покрытия, иногда наносится цинк желтого цвета.

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.

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

Размер сверла	d, мм	B, мм	L, мм	C, мм	D, мм	E, мм
6х6	4	45	160	115	6	19
8х8	5,7	50	205	135	8	19
10х10	6,8	50	205	140	10	19
12х12	9,5	70	210	140	12	19

На основании вышеуказанных параметров следует выбирать сверла под квадратные проемы. Для начала определитесь с размером необходимого отверстия, а также его шириной.

Особенности сверл под конфирматы

При работе с конфирматным креплением важно правильно определить, какие отверстия сверлить под евровинт. Посмотрев на внешний вид стандартного евровинта, и учитывая то, что он полностью углубляется в тело детали, можно сделать вывод, что необходимо просверлить отверстие с двумя разными диаметрами и конусными участками. Конечно, можно использовать под евровинт сверло постоянного сечения. Вернее понадобится два спиральных сверла различных диаметров и две зенковки. Подбирать под каждый типоразмер конфирмата такой разнообразный набор инструмента довольно сложно, поэтому лучше использовать специальное сверло под евровинт.

Конфирматным сверлом получается отверстие требуемой конфигурации за одну операцию. Такой инструмент состоит из двух разъемных частей. В его состав входит обычное спиральное сверло по дереву определенного диаметра. Этим сверлом в деревянной детали получают отверстие, в которое будет вкручиваться резьбовая часть крепежа.

Второй частью режущего инструмента является фреза, которая вырезает в древесине отверстие под гладкую цилиндрическую часть с переходом, а также коническое углубление под потайную головку. Спиральное сверло входит в центральное отверстие фрезы и фиксируется в ней при помощи специального крепежного болта. Болт вкручивается шестигранным ключом.

Составное сверло для мебельных соединений удобно тем, что при износе центрального спирального сверла по дереву, его можно заменить. Можно взять обычное сверло из набора подходящего диаметра, вставить его во фрезу и закрепить фиксирующим винтом. При использовании подходящего конфирматного сверла евровинт вкручивается в такое отверстие без лишних усилий и не разрушает структуру детали.

Качественное сверло для евровинта изготавливается из быстрорежущей стали и имеет в своей маркировке буквы HSS. Также в маркировке на хвостовике сверла или фрезы должны быть указаны его диаметр и рабочая длина. В комплекте желательно должен идти шестигранный ключ для затягивания фиксирующего болта. Хвостовик у фрезы обычно имеет цилиндрическую форму и может быть установлен в патрон обычной дрели или шуруповерта. Сверла для ЛДСП должно иметь повышенную прочность, надежность и хорошую заточку режущих граней.

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.

Форма и размеры

Все конусные сверла по металлу, как уже упоминалось, имеют форму конуса и могут иметь плавный переход диаметра и ступенчатый. Наибольшее распространение среди слесарей и получило ступенчатое сверло по металлу.

Это обусловлено тем, что им проще работать, поскольку переход с размера на размер при сверлении четко виден, и достичь нужного диаметра не составит труда. Полученное отверстие имеет довольно высокое качество поверхности и не требует дополнительной чистовой обработки. А довольно плавный переход с одной ступени на другую образует фаску для предварительно просверленного отверстия.

Ступенчатые сверла различаются между собой количеством ступеней, их высотой, диапазоном диаметров и шагом. Обычно диаметр наименьшей ступени сверла равен 4 миллиметра. Максимальный размер отверстия, которое способен высверлить ступенчатый инструмент составляет до 40 миллиметров. Стандартная высота ступени составляет 4 миллиметра. От этого значения зависит, какую толщину металла способен обработать инструмент.

Последовательное увеличение диаметра может быть на 2 или 3 миллиметра. Стандартный шаг составляет 2 миллиметра. Обычно если конусное сверло имеет большой разброс размеров диаметров (например, от 4 до 40), то шаг в таком случае может быть 3 или 4 миллиметра.

В специализированных магазинах можно найти ступенчатые сверла с различным рядом диаметров, поэтому их следует подбирать под конкретный набор задач.

Кроме рабочей части сверла инструмент различается также формой и размерами хвостовика. Хвостовик может иметь цилиндрическую форму различных диаметров, шестигранную или трехгранную форму, а также специализированный профиль под специфические разъемы производителей ручного инструмента. Ступенчатое сверло по металлу может быть установлено на шуруповерт, перфоратор либо сверлильный станок.

Принцип действий и конструкция треугольник Рело

Треугольник Рело представляет собой плоскую геометрическую фигуру. Она образуется при соединении вершин равностороннего треугольника дугами окружностей, проведенными из каждой вершины этого же треугольника.

Особенность треугольника Рело состоит в том, что при совершении качательного движения его вершины описывают траекторию почти идеального квадрата.

Единственным недостатком такого вращения треугольника Рело является то, что в углах квадрата остаются небольшие скругления.

При необходимости получения квадратного отверстия с внутренними углами 90 градусов его придется доработать. Это можно сделать вручную с помощью напильников и рашпилей либо на долбежных станках.

Правила сверления

Сверление отверстий под конфирматы требует следования определенным рекомендациям и происходит в следующем порядке:

1. Подготовить деревянные детали, очистить их поверхность от стружки и загрязнений.
2. Произвести предварительную разметку отверстия.
3. Выровнять детали по отношению друг к другу и надежно зафиксировать их. Если это детали небольших размеров можно это сделать на верстаке. В продаже имеются специальные зажимы, которые ориентируют плоские детали под углом 90 градусов. Если же они имеют крупные размеры, возможно, целесообразно зафиксировать их при помощи шкантов.
4. Проверить соответствие выбранного сверла под используемый типоразмер евровинтов.
5. Провести сверление под конфирмат. Сверло должно быть ориентировано по отношению к торцу детали под прямым углом. Даже небольшое смещение может испортить отверстие. Рекомендуем использовать специальные шаблоны для сверления.
6. Вкрутите в полученное отверстие конфирмат при помощи шестигранного ключа.
7. Как вариант, если сложно ориентировать детали и проводить сверление в обоих одновременно, можно просверлить круглые отверстия в каждой отдельно. Затем совместить их оси и провести окончательное сверление специальным инструментом. В этом случае важно сделать качественную разметку.

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.

Достоинства и недостатки этих сверл

Для того чтобы просуммировать изложенный материал и помочь вам в принятии решения о необходимости приобретения ступенчатого сверла выделим положительные и отрицательные стороны данного типа инструмента.

К достоинствам можно отнести следующие характеристики:

• одно ступенчатое конусное сверло может заменить целый набор сверлильного инструмента (до 16 обыкновенных сверл);
• полученные отверстия имеют очень высокое качество поверхностей, что делает необязательным последующую чистовую обработку;
• возможность работы с тонколистовой сталью;
• экономия на приобретении полного набора типоразмеров сверл;
• конусные сверла имеют небольшую по сравнению с другим типом сверл длину, что упрощает работу;
• качественные сверла имеют высокую надежность и долговечность;
• возможность сверления на высоких оборотах позволяет повысить производительность процесса.

Из недостатков ступенчатых сверл выделим такие их особенности:

• по сравнению с другими типами сверлильного инструмента конусные сверла имеют более высокую стоимость;
• при работе с гладкими конусными сверлами получить точное значение диаметра довольно сложно даже для профессионала;
• для работы с данным типом инструмента нужно иметь определенные навыки;
• произвести заточку ступенчатых конусных сверл довольно непросто, особенно в домашних условиях.

Определения качества по цвету

Качество сверла по любому материалу определяется прежде всего по его цвету:

• Чёрный цвет имеют инструменты повышенной износостойкости, так как на финишной стадии изготовления они обрабатываются паром.
• Термически обработанные изделия не имеют внутреннего напряжения, отличаются высокой стойкостью к высоким температурам и не деформируются при работе с твердосплавными сталями. Такие свёрла имеют слегка золотистый оттенок.
• Самые качественные и прочные имеют яркий золотистый цвет. Они покрыты уменьшающим трение нитридом титана.
• Обычные необработанные свёрла серого цвета имеют минимальный срок эксплуатации и самую низкую цену.

Альтернативные варианты для проделывания квадратного отверстия

Хотя сверло Уаттса является наиболее производительным и точным инструментом для получения квадратных отверстий, нужно еще рассказать, как просверлить квадратное отверстие другими способами.

Для этого существует несколько неплохих методов. При работе с квадратными сверлами полученное в заготовке отверстие будет иметь закругления небольшого радиуса, которые затем необходимо устранять другими операциями. К тому же, нет возможности работы с деталями значительной толщины.

Производители сверл под конфирмат

Сверло под евровинты является более сложным инструментом, чем обычные цилиндрические спиральные сверла. Поэтому к его выбору следует подходить ответственно. На современном рынке режущего инструмента представлено множество производителей.

Среди этого разнообразия можно выделить следующие характерные группы:

• инструмент отечественного производства;
• дешевый китайский инструмент;
• качественный китайский инструмент;
• особо качественный инструмент признанных европейских производителей;
• особо качественный инструмент от североамериканских компаний.

Сразу следует сказать, что дешевый китайский инструмент можно определить по внешнему виду. На нем зачастую отсутствует даже маркировка, а поверхность инструмента может иметь неровности и сколы.

И если фреза может выдержать большое количество циклов работы, то само сверло быстро выходит из строя и нуждается в замене. В дешевом китайском инструменте крепежные винты очень часто не фиксируют сверло во фрезе, и оно проворачивается во время работы. Это ведет к образованию некачественно отверстия в древесине. Соединение деталей при такой обработке будет недостаточно надежным.

Но встречаются и неплохие сверла производства КНР. Найти хорошее китайское сверло для мебельных стяжек можно только методом проб и ошибок, либо получив совет от счастливого обладателя такого инструмента.

Сверло для мебельной стяжки отечественного производства немного качественнее дешевого «Китая», поскольку в производстве используются хорошие марки стали.

Если же вы используете инструмент в профессиональной деятельности, возможно, следует обратить внимание на американские, западноевропейские и скандинавские бренды. Эти компании производят надежный инструмент и предоставляют на него гарантию до года. Такие марки как «Brigadier», «DeWault», «Hafele», «Archimedes» точно заслуживают доверия и проверены временем.

Как правильно выбрать ступенчатое сверло?

Для правильного выбора ступенчатого сверла нужно определиться с целями, для которых будет использоваться инструмент. Таким образом, необходимо определить отверстия каких размеров необходимо сверлить. Особенно важно значение наименьших и наибольших диаметров, которые планируется выполнять.

Также следует определиться на каком ручном инструменте либо станке будет использоваться сверло. От этого зависит тип хвостовика, который должен быть на сверле. Поэтому следует внимательно изучить разъем патрона под сверло и четко знать форму и размеры хвостовика. Если же хвостовик не будет подходить под имеющиеся разъемы, придется отдельно приобретать специальный переходник.

Важно определиться с производителем и уровнем инструмента. Как уже отмечалось, ступенчатые конические сверла ярко-золотистого цвета производятся с примесями кобальта и титана, с абразивным покрытием и имеют высокую твердость. Они прослужат дольше и позволят работать с толстым прокатом, нержавеющими и легированными сталями.

Ищите в маркировке или на упаковке обозначение HSS, что означает, что сверло изготовлено из быстрорежущей стали. Старайтесь не покупать сверла сомнительного китайского производства.

Размерный ряд

Рабочие размеры свёрл по металлу представлены современными производителями в широком диапазоне. ГОСТом предусматривается разделение таких изделий на типы в соответствии определённым размерам.

ГОСТы 4010-77, 886-77 и 10902-77 регламентируют классификацию свёрл по длине и диаметру.

Как делается заточка конусных сверл?

Конусные сверла являются дорогостоящим, но в то же время довольно надежным и долговечным режущим инструментом. Но в любом случае через некоторое время их режущие кромки тупеют, и инструмент теряет свои характеристики. Некоторые ступенчатые конусные сверла предназначены для затачивания, а некоторые не затачиваются. Те, которые не предназначены для затачивания, характеризуются высоким качеством режущих кромок и долговечностью.

Если сверло имеет прямую продольную канавку, то заточку можно произвести вручную. Если же канавка спиралевидная, то заточку следует производить на заточном станке при помощи абразивного круга. При этом важно сохранить угол и размеры режущей кромки на каждом диаметре ступенчатого сверла. Абразивный круг, которым производится заточка, обязательно должен быть мелкозернистым. Если под рукой имеется аналогичное сверло с не затупленными кромками, можно взять его за шаблон и ориентироваться на его размеры и профиль режущей кромки.

Как выбрать сверло для стекла или керамики

Профессиональные мастера в своей коллекции имеют свёрла для каждого материала: кирпича и бетона, металла и пластика, алмазное сверло по стеклу и керамике. Стекло – крайне капризный материал и требует применения качественного и прочного сверла. Стеклянные и керамические поверхности поддаются обработке свёрлами с алмазным напылением на рабочем конце. Качество таких изделий определяется методом их изготовления. Самые тонкие и недорогие свёрла изготавливаются гальваническим методом. Более крепкие инструменты производятся порошковым способом. Их отличает долговечность и стабильность работы. Относительно недорогие высокопрочные свёрла с повышенной абразивностью производятся современным вакуумным методом.

Чтобы просверлить отверстие в стеклянной поверхности, необходимо иметь хорошие навыки. Этот долгий и кропотливый процесс проводится плавно и медленно на максимальных оборотах без нажима только алмазным сверлом, установленным строго вертикально. Отверстие необходимо постоянно смачивать водой для охлаждения. Это действие скорее похоже на выцарапывание дырочки алмазными крупицами.

Если иметь под рукой необходимые инструменты и свёрла нужного размера, любые ремонтные работы пройдут быстро и качественно.