Корпусные свёрла со сменными пластинами: устройство, привязка и режимы
Корпусное сверло — это стальной корпус со стружечными канавками и хвостовиком, на торце которого в гнёздах стоят сменные твердосплавные пластины. Заточенной вершины у него нет: резанием целиком заняты пластины. Когда кромка изнашивается, пластину поворачивают на новую кромку или меняют, а корпус остаётся в работе. Такие свёрла берут на средние и большие диаметры, где выгоднее менять пластину, чем всё сверло, и не нужна переточка.
Как устроено корпусное сверло
- Хвостовик со стороны станка: цилиндрический, цилиндрический укороченный или модульный, например Coromant Capto.
- Корпус со спиральными или прямыми канавками для отвода стружки. Его длина задаёт наибольшую глубину сверления.
- Две пластины на торце: центральная и периферийная. Каждая крепится винтом.
- Каналы СОЖ у части корпусов: охлаждающая жидкость выходит у пластин и выносит стружку.
Винты и ключи к корпусам Canela продаются отдельно, они указаны в карточке каждого сверла.
Центральная и периферийная пластина
У вершины обычного сверла скорость резания у оси почти нулевая, там работает перемычка. У корпусного сверла этот участок закрывает отдельная центральная пластина. Периферийная пластина стоит у края, задаёт диаметр отверстия и воспринимает основную нагрузку на полном диаметре. Пластины перекрываются по радиусу, поэтому вместе снимают металл со всего дна.
Производители решают эту пару по-разному:
- Одна пластина на оба гнезда. У Canela в таблице корпуса указан один типоразмер пластины. Серия 45.. работает с квадратными пластинами SPMT (задний угол 11°), серия 42.. с тригональными WCMX 80° (задний угол 7°). Тригональная форма даёт перекрытие центральной и периферийной кромки.
- Разные пластины в гнёздах. У Sandvik Coromant CoroDrill 880 в таблице корпуса отдельно указаны размер центральной (C) и периферийной (P) пластины. У линейки DS20 центральные и периферийные пластины имеют разные коды и разные сплавы.
Из этого следует простое правило: пластину подбирают по таблице к конкретному корпусу, а не по совпадению букв в обозначении. Как читать само обозначение SPMT 060304 или WCMX 06T308, разобрано в статье о кодировке пластин ISO 1832.
Пластины Canela к корпусным свёрлам:
| Пластина | IC, мм | Толщина, мм | Радиус, мм | Серия корпуса |
|---|---|---|---|---|
| SPMT 060304 | 6,35 | 3,18 | 0,4 | 4514.. |
| SPMT 070308 | 7,94 | 3,18 | 0,8 | 4524.. |
| SPMT 090308 | 9,52 | 3,18 | 0,8 | 4534.. |
| SPMT 120408 | 12,70 | 4,76 | 0,8 | 4544.. |
| WCMX 030208 | 5,56 | 2,38 | 0,8 | 4214.. |
| WCMX 040208 | 6,35 | 2,38 | 0,8 | 4224.. |
| WCMX 050308 | 7,94 | 3,18 | 0,8 | 4234.. |
| WCMX 06T308 | 9,52 | 3,97 | 0,8 | 4244.., 4744.. |
| WCMX 080412 | 12,70 | 4,76 | 1,2 | 4254.. |
Вторая цифра в артикуле корпуса Canela — размер пластины: в 4214.62.018 это 1, то есть WCMX 0302. Две цифры после точки — хвостовик, три последние — диаметр. Например, WCMX 030208 TL40 подходит к корпусам 4214.. от Ø18 до Ø20 мм.
Глубина сверления: кратность L/D
Корпусные свёрла выпускают по классам глубины: 3·D, 5·D, 8·D и больше. Класс выбирают по глубине отверстия, а пластину по материалу, это два независимых выбора. Чем длиннее корпус, тем труднее вывести стружку и тем строже требования к СОЖ, биению и креплению. Отверстия глубже примерно 10·D обычно сверлят специальным инструментом для глубокого сверления.
У Canela спиральные свёрла серий 42.. и 45.. рассчитаны на глубину до 3·D: сверло Ø15 мм серии 45.. сверлит до 45 мм. Кольцевые свёрла серии 47.. с прямыми канавками сверлят до 2,5·D: стружке труднее выйти из кольцевой полости.
Хвостовик и крепление
В каталоге Тернадо корпуса Canela есть с тремя видами хвостовика:
| Хвостовик | Серии | Диаметры сверла, мм | Позиций |
|---|---|---|---|
| Цилиндрический Ø25, 32, 40 мм | 42.., 45.. | 15–55 | 51 |
| Цилиндрический укороченный Ø20, 24, 28, 36 мм | 42..72…75 | 18–40 | 18 |
| Модульный PSC 40, 50, 63 | 45.., 48.. | 15–43 | 83 |
| Цилиндрический Ø40 мм, кольцевое сверло | 47.. | 70–90 | 4 |
Цилиндрический хвостовик зажимают в патроне. Каждая система зажима даёт своё биение: цанговый патрон больше, гидравлический и термопатрон меньше. Подробнее в статье о патронах: цанговый, гидро, термо, Weldon. Модульный хвостовик ставят прямо в модульную оснастку или шпиндель с таким же интерфейсом, без патрона. Пример — сверло Ø20 мм с хвостовиком PSC 50. У Sandvik CoroDrill 880 с хвостовиком Capto в таблице есть ещё и предельные обороты корпуса: для Ø12 мм 33 000 об/мин, для Ø20 мм 21 500 об/мин. Если производитель печатает такой предел, его сверяют с расчётными оборотами.
Привязка на обрабатывающем центре
На обрабатывающем центре вращается сверло, деталь стоит. Диаметр отверстия задаёт периферийная пластина, поэтому на результат влияют биение патрона и чистота посадочного места: биение даёт разбитое отверстие. Перед сверлением Canela советует проверить поверхность входа:
- Наклон больше 2° или вогнутая поверхность: подачу снижают до 1/3 от рекомендованной. Вогнутая поверхность вообще нежелательна, сверло уводит от центра.
- Неровная поверхность: подачу снижают, чтобы не сколоть кромку. То же на выходе.
- Предварительное отверстие больше 1/4 итогового диаметра: сверло может увести.
- Поперечное отверстие больше 1/4 диаметра сверла: при его прохождении подачу снижают.
- Пакет из нескольких деталей сверлить можно.
Привязка на токарном станке
На токарном станке сверло закреплено неподвижно в револьверной головке, вращается деталь. Здесь соосность выставляет наладчик, и от неё зависит, будет ли сверло работать. Iscar предупреждает: несоосность при неподвижном сверле ухудшает работу и может сломать сверло.
Что требует Canela для неподвижного сверла:
- Ось сверла отстоит от оси детали не больше чем на 0,03 мм.
- Передняя поверхность пластин параллельна оси поперечного хода станка (оси X).
- Патрон с подводом СОЖ закреплён от проворота. Если корпус распределителя заклинит грязной жидкостью, он начнёт вращаться вместе со сверлом и намотает шланг.
Диаметр регулировкой
На токарном станке у корпусного сверла есть возможность, которой нет у монолитного: сдвинуть сверло по X и получить отверстие больше номинала. Запас такой регулировки ограничен, его печатает производитель для каждого сверла.
У Canela в таблице серии 42.. рядом с диаметром указан допуск регулировки, например у сверла 4214.62.018 номиналом Ø18 мм. Величину и направление сдвига берут из таблицы конкретного сверла.
Подвод СОЖ
Потребность во внутренней подаче растёт с глубиной:
- 3·D: обычно хватает наружного полива.
- 5·D: внутренняя подача настоятельно рекомендуется.
- 8–10·D: внутренняя подача обязательна.
- 12·D: нужна подача под высоким давлением, обычно от 50 бар, точное значение даёт производитель сверла.
Причина в том, что объём канавки на единицу длины постоянный, а путь стружки с глубиной растёт. Для глубоких корпусов поток СОЖ через инструмент становится единственным надёжным способом вынести стружку. Виды и концентрация СОЖ разобраны в отдельной статье о СОЖ.
Режимы резания
Режимы корпусного сверла задают так же, как у других свёрл: скорость резания по материалу, подачу на оборот по материалу и диаметру. Iscar советует начинать с середины диапазона и уточнять по износу пластин. Каталог Canela даёт одну скорость на материал и подачу по четырём классам диаметра:
| Материал | HB | f, мм/об Ø17,5–25,4 | f, мм/об Ø26–30 | f, мм/об Ø31–41,3 | f, мм/об Ø42–80 | vc, м/мин |
|---|---|---|---|---|---|---|
| P: сталь нелегированная, 0,05–0,25 % C | 90–200 | 0,04–0,08 | 0,06–0,10 | 0,08–0,12 | 0,08–0,12 | 100–250 |
| P: сталь низколегированная незакалённая | 150–260 | 0,08–0,12 | 0,09–0,16 | 0,11–0,20 | 0,14–0,22 | 90–250 |
| P: сталь низколегированная закалённая | 220–400 | 0,06–0,10 | 0,08–0,15 | 0,08–0,15 | 0,11–0,20 | 80–220 |
| M: нержавеющая аустенитная | 150–250 | 0,04–0,12 | 0,10–0,16 | 0,11–0,18 | 0,11–0,18 | 70–150 |
| K: серый чугун низкой прочности | 150–220 | 0,09–0,15 | 0,14–0,22 | 0,15–0,25 | 0,18–0,30 | 80–180 |
| K: чугун с шаровидным графитом, ферритный | 125–230 | 0,09–0,15 | 0,14–0,22 | 0,15–0,25 | 0,17–0,28 | 80–180 |
| Алюминиевые сплавы деформируемые | 75–150 | 0,08–0,12 | 0,11–0,17 | 0,17–0,27 | 0,17–0,27 | 150–375 |
Алюминий в таблице Canela стоит в одном блоке с чугуном, отдельной группы N там нет. Скорость дана на материал, а не на сплав пластины: сплав подбирают по группе материала отдельно. Для кольцевых свёрл Ø60–100 мм у Canela своя таблица, например по нелегированной стали 90–200 HB подача 0,08–0,12 мм/об и скорость 150–250 м/мин.
Пример расчёта: сверло Ø30 мм, низколегированная сталь, vc = 150 м/мин, f = 0,12 мм/об. Обороты n = 1000 · 150 / (π · 30) ≈ 1 590 об/мин, минутная подача 0,12 · 1 590 ≈ 190 мм/мин. Формулы и калькулятор есть в статье про формулы резания, порядок назначения в статье как выбрать режимы резания. Сводная таблица для быстрорежущих, твердосплавных и корпусных свёрл собрана в статье о режимах сверления.
На выходе сквозного отверстия корпусное сверло выбивает диск. Canela требует ставить вокруг защиту: диск вылетает с большой скоростью.
Корпусное или монолитное сверло
Граница между ними не жёсткая, обычно в районе Ø10–14 мм. Ниже гнёзда под пластины просто не помещаются.
Корпусное сверло выигрывает, когда:
- диаметр больше примерно 14 мм;
- выгоднее менять кромку, а не всё сверло;
- нет возможности перетачивать;
- нужен диаметр чуть больше номинала на токарном станке.
Монолитное сверло выигрывает, когда:
- диаметр меньше 10 мм;
- нужен точный диаметр и малое биение;
- нужна высокая подача при жёстком инструменте;
- переточка выгоднее замены.
Как подобрать корпусное сверло
- Диаметр отверстия: номинал сверла и, для токарного станка, нужна ли регулировка в плюс.
- Глубина: класс 3·D, 5·D или длиннее, с запасом на выход вершины в сквозном отверстии.
- Станок и крепление: обрабатывающий центр или токарный, цилиндрический или модульный хвостовик, какой патрон или державка есть.
- СОЖ: есть ли подача через шпиндель или державку и под каким давлением.
- Пластина: семейство и размер по таблице корпуса, сплав по группе материала.
- Режимы: стартовые vc и f из каталога производителя сверла, проверка по мощности и оборотам станка.
- Комплект: запасные пластины, винты и ключ к корпусу.
Корпусные свёрла в каталоге
В каталоге Тернадо 156 корпусных свёрл Canela: спиральные серий 42.. и 45.. от Ø15 до Ø55 мм на глубину 3·D с цилиндрическим, укороченным и модульным хвостовиком PSC, серия 48.. под пластины XCMT и четыре кольцевых сверла серии 47.. от Ø70 до Ø90 мм, например Ø80 мм. Смотрите раздел корпусные свёрла, пластины к ним в разделе пластины к корпусным свёрлам, винты в разделе винты для пластин. Добавьте подходящие позиции в список запроса и укажите материал детали, диаметр и глубину отверстия, тип станка и подвод СОЖ. Специалист Тернадо подберёт корпус, пластины и запасные части и пришлёт предложение.
Частые вопросы
Что такое корпусное сверло?
Сверло со стальным корпусом и сменными твердосплавными пластинами в гнёздах на торце. Вершину у него не перетачивают: когда кромка изнашивается, пластину поворачивают или меняют. Корпус служит дальше. Такие свёрла выпускают на средние и большие диаметры, в каталоге Тернадо от Ø15 до Ø90 мм.
Зачем корпусному сверлу две пластины?
Одна пластина стоит у края и формирует диаметр отверстия, вторая работает у оси, где скорость резания падает почти до нуля. Пластины перекрывают друг друга по радиусу и вместе снимают металл со всего дна отверстия. У Canela в корпусе серии 42.. стоят пластины WCMX, в серии 45.. — SPMT.
На какую глубину сверлит корпусное сверло?
Глубина задана длиной корпуса и указывается кратностью к диаметру. У свёрл Canela серий 42.. и 45.. наибольшая глубина 3·D: сверло Ø20 мм сверлит до 60 мм. У кольцевых свёрл серии 47.. глубина 2,5·D.
Можно ли работать корпусным сверлом на токарном станке?
Да, сверло зажимают неподвижно в револьверной головке, а вращается деталь. Главное условие — соосность. Canela требует, чтобы ось сверла отстояла от оси детали не больше чем на 0,03 мм, а передняя поверхность пластин была параллельна оси поперечного хода станка.
Можно ли корпусным сверлом получить диаметр больше номинального?
На токарном станке можно, сместив сверло по оси X. Запас смещения ограничен, его указывает производитель в таблице каждого сверла.
Какие режимы резания у корпусного сверла?
Скорость задают по материалу, подачу на оборот по материалу и диаметру. По каталогу Canela для низколегированной стали 150–260 HB скорость 90–250 м/мин, подача 0,08–0,12 мм/об для Ø17,5–25,4 мм и 0,14–0,22 мм/об для Ø42–80 мм.
Подойдут ли пластины одного производителя в корпус другого?
Рассчитывать на это нельзя. Названия семейств вроде SPMT или WCMX встречаются у разных производителей, но гнездо корпуса рассчитано на свои размеры и допуски. Пластину подбирают по таблице к конкретному корпусу. В карточках Тернадо к каждому корпусу Canela указаны подходящие пластины, винты и ключи.
Нужна ли внутренняя подача СОЖ?
Для глубины до 3·D обычно хватает наружного полива, глубже внутренняя подача становится нужной, а на 8–10·D обязательной. Если СОЖ подают через вращающийся патрон-распределитель, Canela требует закрепить его корпус от проворота.
Источники
- Canela, каталог H Drills: пластины SPMT и WCMX (с. H02), система обозначения (с. H03), серии 45.., 42.. и 42..72/75 (с. H05–H07), кольцевые свёрла 47.. (с. H08), рекомендации по установке (с. H12–H13), режимы резания (с. H14–H17)
- Sandvik Coromant, Rotating Tools 2020: корпуса CoroDrill 880 с хвостовиком Coromant Capto (с. J35–J36), пластины DS20 центральные и периферийные (с. J32–J33)
- Iscar, Hole Making Catalog: руководство по сверлам со сменными пластинами, установка на токарном станке (с. 70), таблицы режимов (с. 74–76)
- База знаний Metalworking Knowledge: Indexable Drill Insert System (принципы устройства, классы L/D, подвод СОЖ, выбор против монолитного сверла)
- Параметры корпусов и пластин: каталог Canela на сайте Тернадо (разделы «Свёрла корпусные со сменными пластинами» и «Пластины к корпусным свёрлам»)