Закаленную сталь можно просверлить, если способ выбран по ее твердости. В статье показано, как оценить твердость заготовки, когда оправдан отпуск места под отверстие, на каких режимах работает твердосплавное сверло и какой станок для него нужен. Выбор инструмента по маркам и сравнение производителей здесь не рассматриваются.
Твердость заготовки перед сверлением
Решение зависит от числа по шкале Роквелла C. Ею измеряют стали и другие материалы тверже 100 HRB: алмазный конус вдавливают с основной нагрузкой 150 кгс. Показания шкалы ниже 20 HRC считаются ненадежными. Сталь зубил и ножевых клинков лежит в диапазоне 55–66 HRC, а топоры закаливают до 45–55 HRC.
Цифру лучше получить прибором или из маркировки детали. Проба напильником даст только грубую оценку: если он скользит, сверло из быстрореза в такой стали быстро затупится.
Вертикально-сверлильные станки
Весь раздел →
E-1516BVL/400 сверлильный станок настольный
VR-6DF/230 сверлильный станок
E-1516B/400 сверлильный станок настольный
Отдельно оценивают деталь с цементованным или поверхностно закаленным слоем. Твердым там остается тонкая корка, сердцевина мягче. Корку проходят твердосплавным сверлом, а после выхода на мягкую сердцевину обороты и подачу корректируют по состоянию кромки.
Отпуск точки: когда место под отверстие можно размягчить
Местная термообработка размягчает металл в зоне будущего отверстия. Ее делают на заготовках, где закалка нужна для общей прочности, а точность размеров после нагрева некритична. Место греют горелкой, затем остужают медленно.
Эффект зависит от температуры. Закаленная сталь при отпуске ведет себя так:
| Нагрев при отпуске | Результат |
|---|---|
| 148–205 °C | Небольшое снижение твердости, снятие внутренних напряжений |
| 540–600 °C | Высокая вязкость при заметном падении прочности и твердости |
| 650–700 °C при долгой выдержке | Структура мягче, чем у отожженной стали |
Отпуск идет ниже нижней критической точки стали. Для сверления закалку снимают отпуском в верхней части таблицы с долгой выдержкой либо местным отжигом: нагревом выше критической точки и медленным остыванием, лучше в песке или в золе. При быстром остывании после такого нагрева место закалится заново.
Вертикально-сверлильные станки
Весь раздел →
B-1832G/400 сверлильный станок
B-1313B/230 сверлильный станок
E-1316B/400 сверлильный станок настольный
Ограничения жесткие. Нагрев горелкой без термопары неточен, он коробит тонкие сечения и портит посадочные поверхности. Готовые пружины, режущий инструмент и детали после финишной термообработки отпускать нельзя: закалка в них задает назначение детали.
Подобрать оборудование под вашу задачу
Режимы для твердосплавного сверла
Когда отпуск запрещен, ставят твердосплавный инструмент. Его режущая часть выдерживает нагрузки, на которых быстрорез сдается. Конструкция такого инструмента разобрана в статье о твердосплавном сверле по металлу, ниже только режимы.
В справочной таблице MAPAL для цельных твердосплавных сверл по закаленной стали скорость резания падает от 80 до 15 м/мин по группам твердости. Верхняя строка таблицы с указанной твердостью, до 68 HRC, дает 30 м/мин. Подача на оборот в той же таблице идет от 0,03 до 0,20 мм для диаметров 2,5–16 мм. Производитель называет значения ориентировочными и просит уточнять их пробой. Если сумма хрома, молибдена, никеля, ванадия и вольфрама в стали выше 8%, берут следующую по твердости группу.
Обороты считают по формуле n = 1000·v / (π·d). Для диаметра 8 мм скорость 80 м/мин дает около 3180 об/мин, а 30 м/мин около 1190 об/мин. Разброс почти в 2,7 раза показывает, зачем станку нужен широкий диапазон скоростей.
Вертикально-сверлильные станки
Весь раздел →
B-1835G/400 сверлильный станок с автоматической подачей
B-1316B/400 сверлильный станок настольный
B-1840G/400 сверлильный станок с автоматической подачей
В таблице производителя отдельно указаны варианты охлаждения: внутренняя подача, наружная подача, минимальная смазка и воздух. Какой вариант применим, зависит от модели инструмента. Станок без подвода СОЖ через шпиндель работает с наружным охлаждением или воздухом.
Угол при вершине твердосплавного сверла задает производитель. Для сравнения: стандартное сверло затачивают на 118°, а для сталей и более жестких материалов справочник по сверлам называет 150°.
Требования к станку
Твердосплав хрупок, поэтому нужна жесткая система: станок, заготовка и инструмент не должны вибрировать. Ручная дрель с тонкой стойкой здесь не подходит: биение и качание ломают кромку. Нужны вертикально-сверлильные станки с жесткой колонной и надежное крепление заготовки на столе.
Вертикально-сверлильные станки с координатным столом
Весь раздел →
Станок сверлильный с координатным столом Metal Master M25 KC
Станок сверлильный с координатным столом Metal Master M16 KC
Важны три параметра станка. Первый: диапазон оборотов. Нижняя ступень должна позволять работать на режимах старших групп таблицы, а верхняя оставлять запас для мягких. Настольные сверлильные станки с вариатором подходят для малых диаметров, если станок жесткий и верхняя ступень оборотов достаточна: для диаметра 2,5 мм при 80 м/мин нужно около 10 000 об/мин. Второй: подача. Ее ведут плавно и без рывков, поскольку рывок в начале реза скалывает кромку. Третий: биение шпинделя и патрона, оно выкрашивает режущую кромку в закаленной стали.
Крупные заготовки, которые тяжело переставлять, сверлят на радиально-сверлильных станках: сверлильная головка перемещается к детали. Заготовку фиксируют тисками или прижимами, чтобы она не провернулась при выходе инструмента.
Порядок работы по шагам
Сталь старших групп таблицы обычный кернер не берет, он тупится и скользит. Начинают короткой центровкой жестким сверлом малого диаметра, потом увеличивают размер. Это уменьшает увод, а детали разметки описаны в статье о центровочном сверле.
В резе подачу не прерывают: инструмент без подачи трется и выжигает кромку. На выходе из сквозного отверстия подачу снижают, потому что в этот момент кромка захватывает больше всего металла. Стружку отводят воздухом или СОЖ, как позволяет конструкция.
Когда резание невозможно
Сталь тверже границы таблицы производителя обрабатывают другими способами. Электроэрозионная прошивка работает с любым токопроводящим материалом независимо от твердости. Шлифование доводит уже имеющееся отверстие абразивом.
Цена ошибки высока. Обломок твердосплавного инструмента в закаленной стали обычно извлекают электроэрозией, а детали с готовой посадкой это часто выводит в брак. Поэтому перед первым отверстием полезно пройти пробную заготовку из той же стали и той же твердости, подобрав обороты и подачу по состоянию кромки. Порядок действий при обломке разобран в статье о том, как вытащить сломанное сверло.
