Свердло Уаттса для свердління квадратних отворів: опис, розміри

Просвердлити круглий отвір в матеріалі будь-якої щільності по силу кожному. А як бути, якщо необхідно квадратний отвір? Багатьом здасться неправдоподібною можливість висвердлити квадрат в м'якою, податливою деревині чи в деталі з міцного металу. Справляється з цим непростим завданням свердло Уаттса.

Історія з геометрією

Майстри і сьогодні для отримання квадратного отвору просвердлюють круглу дірочку відповідного діаметра і спеціальними інструментами продовбують куточки. Набагато швидше і простіше виконати цю операцію можна «квадратним» свердлом Уаттса. Основою його конструкції є трикутник Рело – фігура, утворена перетином трьох однакових кіл. Радіуси цих кіл дорівнюють стороні правильного трикутника, і його вершини є центрами окружностей.


Фігура носить ім'я німецького вченого Франца Рело, так як він першим детально досліджував властивості отриманого трикутника і застосовував їх у своїх винаходах. Однак геометрія трикутника Рело використовувалася у формі вікон при будівництві церкви Богоматері в Брюгге ще в XIII столітті. На початку XVI століття Леонардо Да Вінчі зобразив «карту світу» на чотирьох трикутниках Рело. Ця фігура зустрічається в його манускриптах і Мадридському кодексі. У XVIII столітті трикутник з рівних дуг трьох кіл продемонстрував відомий математик Леонард Ейлер. У 1916 році англійський працює в США інженер Гаррі Уаттс розробив і запатентував фрезу для квадратних отворів в «плаваючому» патроні.

Особливості свердла Уаттса

Унікальне винахід дозволяє отримувати отвори майже правильної форми: округлені кути квадрата невеликим радіусом. Необроблена площа квадратного отвору не перевищує 2%. Відмінною рисою трикутного свердла Уаттса є те, що при обертанні його центр описує дугоподібні еліпсоїдні криві, а не стоїть на місці як у традиційного спірального свердла. Вершини трикутника при такому русі креслять квадрат з паралельними ідеально рівними сторонами. Патрон для такої фрези має оригінальну, не перешкоджає руху, конструкцію.

Будову свердла для квадратних отворів

При свердлінні отворів утворюється стружка, і фреза повинна мати канавки для її відводу. Профіль робочої частини свердла Уаттса являє собою трикутник Рело з вирізаними з нього трьома половинками еліпсів. Така конструкція з канавками для відведення стружок одночасно вирішує 3 завдання:

Знижується інерція свердла.

Зменшується навантаження на шпиндель.

Підвищується здатність свердла різати.

Зазвичай квадратні отвори робляться на токарних або фрезерних протяжних верстатах. Свердло для квадратних отворів фіксується патрон верстата спеціальним перехідником. Для побутового використання квадратної фрези виробники пропонують накладні рамки, що з'єднуються з патроном карданної передачі і повідомляють різального інструменту ексцентричні переміщення. Глибина отвору відповідає товщині рамки.

Сталь для свердла

Сьогодні якісні свердла, працюють швидко і довго, виготовляються з високолегованих марок сталі. У своєму складі такі сплави містять більше 10% легуючих добавок, таких як вольфрам, хром, ванадій і молібден. Різне процентне співвідношення елементів і різноманітні методи загартування сталі утворюють сплави, що розрізняються за рівнем твердості, в'язкості, опору навантаження при ударі, вартості та інших характеристик.
Свердла по металу – самий широко використовуваний витратний матеріал для електрообладнання з кількох причин:

Вироби з металу найчастіше потребують отворах для скріплення: різьбового з'єднання, клепок та інших видів з'єднання.

Свердла по металу можливо застосовувати і при роботі з більш м'якими матеріалами, наприклад, із деревиною.

Технологія виробництва цього типу виробів аналогічна принципам виробництва свердел для різних напрямків застосування.

В Росії і багатьох інших країнах найбільшим попитом користуються свердла зі швидкорізальної сталі марки Р6М5 що має в складі вольфрам і молібден. Істотно підвищується міцність і ціна виробів при додаванні в сплав кобальту або покриттям свердел охолоджуючим титан-нитридним напиленням.

Види свердел для виробів з металу

Свердла по металу використовуються для пробивання отворів у виробах з бронзи, чавуну, міді, сталі різних марок, металокераміки та інших матеріалів. Для свердління в'язкої труднообрабативаемой сталі застосовуються високоміцні вироби з додаванням кобальту. При роботі спіральними свердлами стружка відводиться по двох поздовжніх канавках. За формою хвостика такі інструменти поділяються на три типи:

шестигранні,

конічні,

циліндричні.

Свердло по металу з конічним хвостовиком при використанні вставляється безпосередньо в станок. Для шестигранних і циліндричних хвостовиків необхідний спеціальний патрон.

Визначення якості за кольором

Якість свердла з будь-якого матеріалу визначається перш за все за його кольором:

Чорний колір мають інструменти підвищеної зносостійкості, так як на фінішній стадії виготовлення вони обробляються парою.

Термічно оброблені вироби не мають внутрішньої напруги, відрізняються високою стійкістю до високих температур і не деформуються при роботі з твердосплавними сталями. Такі свердла мають злегка золотавий відтінок.

Найбільш якісні і міцні мають яскравий золотистий колір. Вони покриті зменшує тертя нітридом титану.

Звичайні необроблені свердла сірого кольору мають мінімальний термін експлуатації і саму низьку ціну.

Розмірний ряд

Робочі розміри свердел по металу представлені сучасними виробниками в широкому діапазоні. ГОСТом передбачається поділ таких виробів на типи відповідно визначеними розмірами.
Свердла по металу поділяються на кілька категорій:

Серія



Коротка



Подовжена



Довга



діаметр, мм



03-20



03-20



1-20



довжина, мм



20-131



19-205



56-254

Гост 4010-77886-77 і 10902-77 регламентують класифікацію свердел по довжині і діаметру.

Як вибрати свердло для скла або кераміки

Професійні майстри в своїй колекції мають свердла для кожного матеріалу: цегли, бетону, металу і пластика, алмазне свердло по склу та кераміці. Скло – дуже примхливий матеріал і вимагає застосування якісного і міцного свердла. Скляні і керамічні поверхні піддаються обробці свердлами з алмазним напиленням на робочому кінці. Якість таких виробів визначається методом їх виготовлення. Найтонші і недорогі свердла виготовляються методом гальванопластики. Більш міцні інструменти виробляються порошковим способом. Їх відрізняє довговічність і стабільність роботи. Відносно недорогі високоміцні свердла з підвищеною абразивністю виробляються сучасним вакуумним методом. Щоб просвердлити отвір в скляній поверхні, необхідно мати гарні навички. Цей довгий і кропіткий процес проводиться плавно і повільно на максимальних обертах без натиску тільки алмазним свердлом, встановленим суворо вертикально. Отвір необхідно постійно змочувати водою для охолодження. Це дія швидше схоже на видряпування дірочки алмазними крупинками. Якщо мати під рукою необхідні інструменти і свердла потрібного розміру, будь-які ремонтні роботи пройдуть швидко і якісно.