Сверление на станке с ЧПУ: свёрла, центровка, глубокие отверстия и режимы
Какое сверло выбрать — быстрорежущее, твердосплавное или со сменной головкой, зачем центровать, как сверлить глубокие отверстия, какую точность даёт сверление и когда нужны зенкер, развёртка или расточка. Формулы оборотов и подачи.
Редакция MetalGuide5 мин чтенияОбновлено
Какие бывают свёрла
Выбор начинают с диаметра, глубины и требуемой точности, а затем смотрят на материал детали и жёсткость станка.
Тип | Где уместен | Что учесть |
|---|---|---|
Спиральное из быстрорежущей стали | Единичные детали, нежёсткие станки, малые диаметры | ГОСТ 2034-80: свёрла класса А1 — для отверстий 10–13-го квалитета, класса В1 — до 14-го |
Цельное твердосплавное | Серия, высокие скорости, СОЖ через сверло | Нужны жёсткий патрон и малое биение; точность отверстия — по каталогу серии |
Со сменной головкой | Средние диаметры, серия | У Sandvik CoroDrill DE10 — Ø 9–17,9 мм, глубина 3, 5 и 8·D, отверстие H9/H10 |
Со сменными пластинами | Большие диаметры, черновое сверление | По Sandvik Coromant, с предварительной настройкой диаметра держат ±0,05 мм (IT10–11) |
Угол при вершине. По CERATIZIT большинство спиральных свёрл имеют угол 118°, для мягких вязких материалов — 130°, для длинностружечных лёгких сплавов — 140°. Малый угол легче центрируется и меньше скользит по наклонной поверхности. Большой угол даёт лучший отвод стружки и меньшую силу резания, но сверло легче уводит, а отверстие выходит больше.
Центровка
Центровка задаёт место входа и не даёт сверлу «гулять» на первых миллиметрах. Она нужна перед длинным и нежёстким сверлом и на неровной поверхности. NC-центровки выпускают с углом 90° и 120° — у Walter, например, есть оба варианта.
Короткому твердосплавному сверлу на ровной поверхности центровка обычно не нужна: лишний переход добавляет время и риск несоосности.
Глубокие отверстия
Когда глубина больше трёх диаметров, главной задачей становится отвод стружки. Sandvik Coromant допускает сухое сверление до 3·D, для более глубоких отверстий рекомендует подвод СОЖ через инструмент, чтобы стружка не пакетировалась.
Стратегия Walter для длинных твердосплавных свёрл (до 30·D):
- Пилотное отверстие коротким жёстким сверлом на глубину около 2·D.
- Длинное сверло входит в пилот на малых оборотах — не выше 100 об/мин — и с выключенной СОЖ.
- На глубине около 1,5·D включают СОЖ (10–50 бар) и переходят на рабочий режим.
- Выводят сверло снова на малых оборотах.
Если внутреннего подвода нет или сверло быстрорежущее, работают циклом с выводом. В системах ЧПУ с ISO-кодом это, например, G83 — сверло после каждого шага Q выходит к плоскости R и очищает отверстие. G73 между шагами отводит сверло лишь на небольшое расстояние: стружка ломается, но из отверстия не выносится. Программирование циклов — в разделе G-код и CAM.
СОЖ через сверло
Внутренний подвод доставляет СОЖ прямо к режущим кромкам и выносит стружку по канавкам. По Sandvik Coromant подача под высоким давлением (около 70 бар) продлевает стойкость и улучшает вынос стружки, а внешний подвод при налипании металла может ухудшить стружкоотвод.
По Sandvik Coromant прерывистый звук при сверлении говорит о пакетировании стружки. Первая мера — увеличить расход СОЖ, очистить фильтр и каналы сверла, затем снизить подачу и поднять скорость в пределах рекомендаций. Подробнее о жидкостях — в глоссарии: СОЖ.
Точность отверстия и что делать после сверления
Справочник технолога-машиностроителя (т. 1, 1986) даёт экономически достижимую точность и шероховатость для стальных деталей:
Обработка | Квалитет | Ra, мкм |
|---|---|---|
Сверление и рассверливание | 9–13 | 25–0,8 |
Растачивание чистовое | 8–10 | 6,3–0,4 |
Развёртывание точное | 7–9 | 6,3–0,4 |
Развёртывание тонкое | 5–6 | 3,2–0,1 |
- Зенкерование — после сверления, когда нужно исправить ось и форму и оставить равномерный припуск под развёртку. Зенкер многозубый и жёстче сверла, поэтому меньше уходит.
- Развёртывание — окончательный размер и шероховатость. Развёртка идёт по готовому отверстию и повторяет его ось, поэтому положение оси она не исправляет. Walter указывает съём по диаметру: до Ø 5 мм — 0,1 мм, 5–12 мм — 0,1–0,2 мм, 12–16 мм — 0,2 мм, 16–20 мм — 0,2–0,3 мм.
- Растачивание — когда важно положение оси, диаметр нестандартный или отверстие большое. Расточная головка настраивается на размер, а ось задаёт станок.
Какой квалитет назначить и что он значит для цены детали, разобрано в статье «Квалитеты и посадки».
Обороты и подача
Режимы сверления задают скоростью резания Vc и подачей на оборот f. Рекомендуемые значения берут из каталога производителя сверла: они зависят от материала, покрытия и длины инструмента.
n = 1000 · Vc / (π · D); Vf = f · n
- n
- частота вращения шпинделя, об/мин
- Vc
- скорость резания, м/мин
- D
- диаметр сверла, мм
- f
- подача на оборот, мм/об
- Vf
- минутная подача, мм/мин
Пример с условными значениями, не рекомендация: сверло Ø 8,5 мм, Vc = 100 м/мин, f = 0,2 мм/об. n = 1000 · 100 / (3,1416 · 8,5) ≈ 3745 об/мин. Vf = 0,2 · 3745 ≈ 749 мм/мин. Для длинных свёрл и входа на наклонную поверхность производители дают пониженные режимы — смотрите каталог.
Посчитать обороты и минутную подачу можно в калькуляторе режимов резания: для сверления подходит режим «Точение» — формулы те же, диаметр — диаметр сверла.
Вопросы и ответы
Нужно ли центровать перед твердосплавным сверлом?
Для короткого твердосплавного сверла на ровной поверхности центровка обычно не нужна. Если центруете, угол центровки должен быть не меньше угла при вершине сверла: по Sandvik Coromant, когда угол предварительного отверстия меньше, сверло работает нестабильно и выкрашиваются уголки.
Когда нужен цикл с выводом сверла?
Когда стружка не выходит сама — нет подвода СОЖ через сверло, отверстие глубже трёх диаметров, материал даёт длинную стружку. Цикл с полным выводом очищает отверстие, цикл с коротким отводом только ломает стружку. Сверло с внутренним подводом СОЖ и подходящей геометрией можно вести без вывода.
Можно ли получить H7 одним сверлением?
Как правило, нет. По справочнику технолога-машиностроителя сверление даёт 9–13-й квалитет, точное развёртывание — 7–9-й. Отверстие H7 сверлят с припуском и доводят развёрткой или расточкой.
Какой припуск оставлять под развёртку?
Walter для машинных развёрток указывает съём по диаметру: до 5 мм — 0,1 мм, 5–12 мм — 0,1–0,2 мм, 12–16 мм — 0,2 мм, 16–20 мм — 0,2–0,3 мм. Для своего инструмента сверьтесь с каталогом.
Термины
Источники
- ГОСТ 2034-80 Сверла спиральные. Технические условия (с Изменениями № 1, 2, 3)
- Walter. Technical Compendium — Holemaking, 2024 (разделы Drilling strategies, Reaming)
- Sandvik Coromant — Drilling tips
- Sandvik Coromant — Drilling wear and troubleshooting
- Sandvik Coromant — Radial adjusted drilling
- Sandvik Coromant — CoroDrill DE10
- CERATIZIT — Drill geometry
- Haas Automation — G83 Normal Peck Drilling Canned Cycle
- Haas Automation — G73 High-Speed Peck Drilling Canned Cycle
- Справочник технолога-машиностроителя. Т. 1 / под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. — 4-е изд. — М. Машиностроение, 1986. Табл. 4 и 5 (с. 8–11)
Посчитать
Читать также
Чертежи и допуски5 мин
Отверстие под метрическую резьбу: диаметр по ГОСТ 19257-73, раскатник и отверстия под болты
Какой диаметр сверлить под резьбу M6, M8, M10, M12 по ГОСТ 19257-73, почему правило d − P только ориентир, какое отверстие нужно под раскатник, как считать глубину глухого отверстия и какие отверстия под болты дают ряды ГОСТ 11284-75.
Токарная обработка7 мин
Как получить резьбу: метчик, резьбофреза, резец или накатка — и что значат 6H и 6g
Способы получения метрической резьбы — метчики разных типов, раскатники, резьбофрезерование, нарезание резцом на токарном станке. Поля допусков 6H и 6g по ГОСТ 16093-2004, контроль калибрами ПР и НЕ и выбор способа под деталь.
Чертежи и допуски5 мин
Квалитеты и посадки: как выбрать H7/g6, H7/k6, H7/p6 и не завысить точность
Система отверстия и вала, основные отклонения, посадки с зазором, переходные и с натягом по ГОСТ 25346-2013. Где применяют типовые посадки, каким способом обработки получают нужный квалитет и почему лишняя точность дорого стоит.
ЧПУ-фрезеровка7 мин
Виды фрез и как выбрать фрезу для станка с ЧПУ
Концевые, торцевые и дисковые фрезы, монолитный твёрдый сплав и сменные пластины, число зубьев, покрытия, попутное и встречное фрезерование — как подобрать инструмент под операцию и материал.