Все о сверлах для квадратных отверстий

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).

Как пользоваться?

При использовании сверл Уаттса нет необходимости в специальных станках с насадками. Достаточно обычного станка, если вы планируете работать с металлом. Что касается древесины, взятой в качестве обрабатываемого материала, то для сверления отверстий в ней достаточно обычной дрели, правда, немного усовершенствованной при помощи дополнительных приспособлений.

Для изготовления такого устройства нужно выполнить ряд шагов.

В первую очередь нужно обзавестись фанерным листом или деревянной доской, но не очень толстой. Разумеется, понадобится и непосредственно треугольник Рёло с геометрическими параметрами, соответствующими диаметру используемого сверла Уаттса.
Произвести жесткую фиксацию сверла на получившемся треугольнике.
Для перемещения треугольника с закрепленным сверлом в соответствии с нужной траекторией потребуется деревянная направляющая рамка. Внутри нее вырезается квадратное отверстие, параметры которого такие же, как у того отверстия, что планируется к высверливанию

То, какую толщину имеет рамка, очень важно – она определяет, какой глубины отверстие можно высверлить. Рамку нужно четко зафиксировать в патроне дрели таким образом, чтобы было полное совпадение центра треугольника и оси, по которой вращается патрон электродрели

Рамку нужно четко зафиксировать в патроне дрели таким образом, чтобы было полное совпадение центра треугольника и оси, по которой вращается патрон электродрели.

Вращение сверла должно быть правильным. Для этого оно должно свободно перемещаться вдоль и поперек

Чтобы это обеспечить, необходим передаточный механизм, который и соединит патрон электродрели с хвостовиком насадки. Принцип работы передаточного механизма такой же, какой имеет карданный вал в любом грузовике.

Закрепление деревянной заготовки также должно быть тщательным. Располагают ее таким образом, чтобы ось вращения насадки четко совпала с центром планируемого квадратного отверстия.

Конструкция переходника (передаточного механизма) несложная. В ней есть корпус, плавающий хвостовик, специальное качающееся кольцо, крепежные винты и опорные шарики. Особенностью является сменная втулка – она нужна для того, чтобы можно было закрепить патроны различных станков для обработки металла. Сменить насадку можно довольно быстро.

Как только сборка устройства окончена, а каждый элемент зафиксирован, электрическая дрель готова к тому, чтобы начать высверливание. Да, углы отверстия не будут равны 90 градусов, а будут скруглены, но это решаемая проблема. Округлости дорабатываются самым обычным надфилем. Нужно помнить, что подобное устройство применимо для работы по дереву, причем на не слишком толстых его листах. Это связано с тем, что и сама конструкция не очень жесткая.

Сверло Уаттса имеет недостаток – обрабатывать с его помощью материалы, имеющие большую толщину, не получится.

Пробойники для отверстий в форме квадрата продаются комплектами различных размеров и толщины. В комплекте есть (помимо самого пробойника) матрица, держатель в форме кольца, ограничивающий элемент, и втулка, с помощью которой направляется пробойник.

Чтобы усилить воздействие на штамп, эффективно использование гидравлического домкрата. Отверстия получаются чистыми, ровными, без зазубрин. Особенно качественными считаются инструменты канадской марки Veritas.

Если вы являетесь обладателем инвертора для сварки, можно просто выжечь отверстие любой формы, в том числе и квадратной, конечно, если речь идет о металле как обрабатываемом материале. Чтобы получить отверстие в виде квадрата, необходимо сначала обзавестись заготовкой. Ею является графитовый квадрат того же размера, какой планируется высверлить. Оптимально использовать графит марки ЭЭГ или МПГ.

Работа начинается с формирования круглого отверстия такого размера, чтобы туда вошла графитовая заготовка. После того как заготовка вставлена и закреплена, ее обваривают по периметру. Далее нужно лишь извлечь графитовый квадрат, после чего произвести зачистку и шлифовку получившегося отверстия.

О том, как правильно просверлить квадратное отверстие, вы можете узнать из видео ниже.

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.

Сверло Уаттса

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.

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

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

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.

Типы оборудования

Выбирать свой тип станка начинают с планирования объемов необходимой продукции в среднесрочной перспективе. Исходя из этого, определяют нужную оснастку для работы:

1. Производство строительных деталей, соединений деревянных элементов на мебельных предприятиях предполагает использование промышленных станков большой производительности.
2. Для разовых потребностей можно получить результат при помощи дрели и стамески. В этом случае придется затратить больше времени на выборку древесины и подгонку входящего шипа, но не будет простаивать самодельный долбежник без работы.
3. В частной мастерской, где потребность в этом виде обработки периодически возникает, лучше поставить самодельный долбежный станок, дающий возможность быстро сделать несколько деталей из дерева.

Оборудование промышленного производства для небольших столярок часто имеет вертикальный ход рабочего органа по отношению к столу. У долбежного станка по дереву своими руками применяют более удобное для ручных операций горизонтальное расположение сверла. Исключения составляют установки, переделанные на базе пресса, сверлильного или фрезерного станка.

Маленькие хитрости

Иногда у мастеров может возникнуть вопрос, как вставить сверло в шуруповерт, если сверло имеет диаметр меньше минимально допустимого. При необходимости получения совсем миниатюрных отверстий в радиодеталях, в пластике либо металле, иногда приходится использовать совсем миниатюрные сверла. И без дополнительных хитростей вряд ли получится зажать сверло таких размеров в патроне.

Наиболее простым способом является намотка тонкой медной проволоки (0,2 — 1 миллиметра) на хвостовую часть сверла. Если тонкой проволоки нет, можно снять изоляцию с многожильного медного провода и вытащить одну жилу из него. Произведите намотку проволоки очень плотно виток к витку без зазора. Оставшуюся длину проволоки обрежьте.

Один из вариантов в такой ситуации, намотать на тонкое сверло кусок бумажки.

Таким образом получится увеличить диаметр хвостовика сверла и обеспечить надежный зажим в кулачках патрона.

Инструмент для сверления квадратных отверстий

Для сверления квадратных отверстий применяют специальные сверла Уаттса. Они отличаются от обычных инструментов рабочими частями, имеющими особую конструкцию. В ее основе – треугольник Рело.

Изображение №1: треугольник Рело и его свойства

Эта фигура представляет собой пересечение трех равных кругов

Самое важное свойство треугольника Рело заключается в том, что если провести к такому треугольнику пару параллельных опорных прямых, то расстояние между ними будет всегда постоянным. Как видно на рисунке выше, если вращать треугольник Рело по траектории, описываемой 4-мя эллипсоидными дугами, получается квадрат с незначительными скруглениями в углах.

Наработки Рело использовал английский инженер Г. Уаттс. Именно он создал сверло для квадратных отверстий, названное в его честь — сверло Уаттса. Рабочая часть имеет вот такой профиль.

Изображение №2: сверло Уаттса и профиль его рабочей части

Выбор диаметра сверла под резьбу

Размер сверла должен строго соответствовать номинальному диаметру резьбы. Наиболее достоверные величины отверстий под метрическую резьбу даны в ГОСТ 19257-73. В данном стандарте представлены размеры отверстий для любого диаметра резьбы, учитывая шаг резьбы и применяемое поле допуска. При работе удобно иметь под рукой таблицу сверл под резьбу, в которой должны быть собраны данные по отверстиям для самых применяемых типоразмеров резьб.

Размер сверла под резьбу, когда в нужный момент нет таблицы, можно определить следующим методом. От диаметра резьбы нужно отнять значение шага. Сверло под резьбу М6 с основным шагом, будет с диаметром 5 мм. Это вычисляется вычитанием из диаметра 6 мм значения шага 1,0 мм: 6 мм – 1,0 мм = 5,0мм. Сверло для резьбы М4 с основным шагом будет иметь диаметр 3,3 мм: 4 мм – 0,7 мм = 3,3 мм. Таким образом, можно определить диаметр сверла для резьбы любого номинального диаметра. Для проверки такого расчета лучше заглядывать в таблицу ГОСТа.

Чтобы по таблице определить какое отверстие сверлить под резьбу М10, нужно посмотреть на последнюю строку. При крупном шаге 1,5 мм нам необходимо просверлить отверстие диаметром 8,5 мм. Для определения того, какое отверстие сверлить под резьбу М8, смотрим на последний столбец соответствующей строки и видим диаметр 6,7 мм. Более подробные таблицы представлены в ГОСТ 19257-73.

Часто возникает вопрос, какие сверла под резьбу следует использовать. Тут все зависит от марки обрабатываемого материала.

Для обычной низколегированной стали используют стандартные спиральные сверла, изготовленные из быстрорежущей стали. Для работы с нержавеющей и высоколегированной сталью рекомендуется использовать сверло под резьбу, изготовленное из стали, легированной кобальтом и вольфрамом.

Таблица — какие материалы на какой скорости сверлить

только давайте уточним, что диссертанты не дрельками сверлят, а подбирают режим сверления, скорость подачи сверла, тип СОЖ и его расход на стационарной установке для жестко заданного образца. Вы представляете, насколько прокат Череповецкого завода отличается от Магнитогорского или Нижнесалдинского? Вот тому дЕссертанту шпаргалочку подложили с цифирками на партию металла, он и подобрал. А в нашем случае чего, возвращаясь к началу? Человек купил дрель, внизу ржавая железка, и ее надо сверлить………..

А все же интересно, какой должен быть сорт после сверления бытовой дрелью? В отношении компьютеров у меня другая аналогия. Все эти таблицы и готовые решения люди ищут, потому что дрель глупенькая, ни Винды, ни даже Андроида… А как было бы легко (и главное думать не надо) -датчик дрели определил тип материала, сообщил нужный тип сверла, после установки именно нужного типа идет расчет скорости, подачи и даже СОЖ прыскает в нужные интервалы…. Ну и в заключение сообщу, что такое чудо инженерной мысли будет продаваться исключительно любителям с потребностями 20-30 отверстий в год…….

Виды патронов на дрели, шуруповёрты

Часто при проведении сверлильных операций используются ручные дрели и шуруповёрты. При работе с ними применяются сверла, которые имеют хвостовик цилиндрической формы. Хвостовая часть сверла зажимается с помощью цангового механизма.

Фиксация хвостовика сверла для шуруповёрта либо дрели цилиндрической и призматической формы происходит за счет обхвата его кулачками патрона. Обычно механизм имеет три кулачка и, соответственно, называется трех кулачковым.

Чтобы понять, как вставить сверло в дрель, необходимо установить разновидность установленного патрона.

Различают две наиболее распространенных разновидности патронов для дрелей и шуруповёртов:

• зубчатый патрон, зажимаемый ключом;
• патрон с системой быстрого зажима.

Ключевой зубчатый патрон

Ключевые патроны позволяют производить крепление сверла в зажимах с помощью походящего ключа. Ключ представляет собой стержень с рычажком с насаженным на стержне небольшим зубчатым колесом. На патроне выполняется отверстие под фиксацию вала ключа и соответствующую профилю ключа круговую зубчатую коронку.

Для того чтобы сжать или разжать кулачки, нужно ввести стержень в паз, насадить шестерню на зубья коронки и вращать ключ в соответствующем направлении.

Обычно все ключи идентичны и подходят к разному инструменту, но бывают и исключения. Например, некоторые дорогие бренды делают своеобразные ключи с индивидуальными размерами и профилем.

В любом случае, ключ из-за своих небольших размеров очень легко потерять, а без него вставить и вынуть сверло будет очень непросто. Поэтому многие мастера привязывают ключ к рукоятке инструмента.

Быстрозажимный патрон

Дрели и шуруповёрты с быстрозажимными патронами удобны тем, что позволяют менять сверла без применения ключей. Зажать и послабить сверло в губках патрона можно вручную. Сверло просто вставляется в раскрытые зажимные кулачки, а затем для затяжки муфта патрона вращается рукой в соответствующую сторону.

Бывают одно муфтовые и двух муфтовые зажимные патроны.

Для зажатия двух муфтового патрона, следует одной рукой держать ближнюю к корпусу инструмента муфту, а другой производить вращение.

При одно муфтовом патроне все операции проводятся при помощи лишь одной руки. Зная эти тонкости устройства патронов, вы должны понимать, как вставить сверло в шуруповерт.