Свердла по металу: як вибрати - HSS, кобальт, твердий сплав
Для конструкційної сталі, чавуну й алюмінію досить шліфованого свердла HSS (Р6М5, маркування HSS-G) з кутом при вершині 118-135°. Для нержавійки і легованої сталі беріть кобальтові HSS-Co (5-8% кобальту) з кутом 135° і зниженими обертами. Твердий сплав виправданий лише на жорсткому верстаті з подачею ЗОР, а свердла понад 13-16 мм зазвичай мають хвостовик конус Морзе і ставляться прямо в шпиндель свердлильного верстата.
Види свердел по металу і де їх використовують
Коли кажуть «свердло по металу», найчастіше мають на увазі спіральне свердло: дві гвинтові канавки, дві ріжучі кромки і поперечна кромка на вершині. Але для різних задач є й інші форми, і плутанина між ними - часта причина зіпсованих отворів.
Ступінчасте свердло працює лише в тонкому металі: товщина листа не повинна перевищувати висоту сходинки (максимальну товщину дивіться в паспорті конкретного свердла), інакше отвір вийде з уступом. Для великих отворів у товстому листі і балці краще підходять корончасті свердла - вони вирізають тільки кільце, а не весь об'єм металу.
Набір свердел по металу для майстерні найпрактичніший такий: 19 штук від 1 до 10 мм з кроком 0,5 мм або 25 штук до 13 мм. Діаметри під різьбу (6,8 мм під М8, 8,5 - під М10, 10,2 - під М12) зношуються першими, їх варто тримати в запасі поштучно, а точний діаметр під будь-яку різьбу дасть калькулятор свердла під різьбу.
- Спіральне коротке (DIN 1897) - найжорсткіше, менше відходить убік, добре для свердління з рук і по твердих матеріалах.
- Спіральне стандартної довжини (DIN 338, ГОСТ 10902) - основний робочий тип для отворів глибиною до 3-5 діаметрів.
- Подовжене (DIN 340) - для глибоких отворів; легше гнеться, тому потребує меншої подачі і частого виведення стружки.
- Ступінчасте - для тонкого листа, профільної труби і корпусів щитів: одним свердлом виходять отвори кількох діаметрів.
- Центрувальне - для точного початку отвору на верстаті, щоб спіральне свердло не відводило.
- Корончасте (кільцева фреза) - для отворів від 12 мм у листі і балці, переважно на магнітних верстатах.
Матеріал свердла: HSS, кобальтові HSS-Co чи твердий сплав
Матеріал визначає, скільки отворів пройде свердло і по якому металу. Основа майже всіх свердел по металу - швидкорізальна сталь HSS (вітчизняний аналог - Р6М5). Вона зберігає твердість при нагріванні приблизно до 600 °C, тому у звичайній сталі на помірних обертах працює навіть без рясного охолодження.
Кобальтові свердла (HSS-Co, HSS-E, аналог Р6М5К5) містять 5-8% кобальту. Кобальт не робить свердло вічним, але підвищує теплостійкість: кромка тримається там, де звичайне HSS уже синіє і тупиться. Твердий сплав (карбід вольфраму) ще твердіший і допускає в кілька разів вищу швидкість різання, але він крихкий: від биття шпинделя або перекосу деталі кромка викришується.
Напис «HSS» на хвостовику без марки сталі і стандарту часто означає дешеве катане свердло. Для роботи на верстаті беріть повністю шліфовані свердла з вказаним стандартом (DIN 338, ГОСТ 10902) і маркою. Відносна ціна в таблиці орієнтовна, за базу взято шліфоване HSS того ж діаметра.
| Тип | Маркування | Колір (зазвичай) | Для чого | Відносна ціна |
|---|---|---|---|---|
| Катане HSS | HSS-R | чорний | м'яка сталь, разові отвори дрилем | дешевше бази |
| Шліфоване HSS | HSS-G, Р6М5, M2 | світлий або золотистий (TiN) | конструкційна сталь, чавун, алюміній, латунь | база, ×1 |
| Кобальт 5% | HSS-Co5, HSS-E, Р6М5К5, M35 | бурштиновий, бронзовий | нержавійка, легована і покращена сталь | ×1,5-2 |
| Кобальт 8% | HSS-Co8, M42 | бурштиновий | жароміцні сталі, серійне свердління нержавійки | ×2-3 |
| Твердий сплав | VHM, HM, Carbide | сірий матовий, часто з покриттям TiAlN | серія на жорсткому верстаті з ЗОР, загартована сталь | ×5-10 і більше |
Покриття і колір: чорні, золоті, бронзові свердла
Колір свердла підказує спосіб обробки, але не гарантує якість. Розбирайте його так:
Тож на питання «які свердла по металу кращі - чорні чи золоті» відповідь така: у конструкційній сталі шліфоване свердло з TiN служить довше за чорне катане, а в нержавійці обидва програють кобальтовому. Золотистий колір без маркування HSS-G чи стандарту може бути лише декоративним напиленням.
- Чорний (оксидування, обробка парою) - тонка плівка проти корозії і налипання стружки. Так зазвичай виглядають катані HSS-R. Твердість плівка не підвищує.
- Світлий, блискучий - шліфоване HSS без покриття. Кромки точні, свердло добре переточується.
- Золотистий TiN (нітрид титану) - тверде покриття, яке зменшує тертя і знос. Після заточування воно зникає із задніх поверхонь, і частина переваги втрачається.
- Бурштиновий або бронзовий - зазвичай колір відпуску кобальтової сталі, а не покриття. Не плутайте з TiN: дивіться маркування на хвостовику.
- Фіолетово-сірий TiAlN (AlTiN) - покриття для твердого сплаву і швидкісної обробки, витримує вищу температуру, ніж TiN.
Кут при вершині 118 чи 135 градусів і форма заточування
Кут при вершині - це кут між двома головними ріжучими кромками. Стандартні 118° - універсальна заточка для конструкційної сталі, чавуну і кольорових металів. Таке свердло легко врізається в м'який метал, але без кернення «гуляє» по поверхні.
135° роблять на свердлах для твердіших матеріалів - нержавійки і легованої сталі. Кромки коротші і міцніші, а з хрестовою підточкою поперечної кромки (split point, форма C за DIN 1412) свердло центрується саме і потребує помітно меншого осьового зусилля. Для свердління дрилем по листу 135° з підточкою - найзручніший варіант.
Для латуні і бронзи передній кут на кромках варто підточити до нуля, інакше свердло затягує в метал на виході. Як вивести кути вручну або на верстаті, докладно описано у статті як заточити свердло.
Якщо в цеху за зміну тупиться десяток свердел, переточування окупається швидше за закупівлю нових. Для цього є верстати для заточування свердел; найпростіший Opti GQ-D13 коштує від ~2 900 грн з ПДВ. Він точить свердла 3-13 мм лише під кут 118°; під 135° заточувати доведеться інакше.
Хвостовик: циліндричний чи конус Морзе, і під який верстат
Свердла до 13-16 мм зазвичай мають циліндричний хвостовик і затискаються в патрон. У патроні свердло тримається тертям, тому великий діаметр під навантаженням прокручується і псує хвостовик. Більшість ручних дрилів має патрон до 13 мм, настільні свердлильні верстати - найчастіше до 13 або 16 мм.
Більші свердла роблять з хвостовиком конус Морзе (DIN 345). Конус ставлять прямо в шпиндель або через перехідну втулку: він передає більший момент і не має биття патрона. Розміри конусів і втулок зібрані в таблиці конусів Морзе.
Перед покупкою свердла на 20 мм перевірте в паспорті верстата дві цифри: максимальний діаметр свердління в сталі і конус шпинделя. Отвір 20 мм у сталі не зробити дрилем чи настільним верстатом на 16 мм: потрібен верстат з паспортним діаметром у сталі від 20 мм, наприклад підлоговий FDB Maschinen Drilling 25/380V (25 мм у сталі, конус шпинделя МК 3, 380 В) від ~21 500 грн з ПДВ. Свердло 20 мм має МК 2, тому в шпиндель МК 3 воно стане через перехідну втулку.
Для дрібних отворів у майстерні вистачає верстата з розділу настільні свердлильні верстати: від ~5 800 грн з ПДВ за FDB Maschinen Drilling 13/50 до ~29 900 грн за OPTIdrill DQ 20 V.
Для свердління на конструкції - балка, ферма, колона - є магнітні свердлильні верстати, наприклад FDB Maschinen MBD23 від ~18 500 грн з ПДВ: корончасті свердла 12-23 мм (хвостовик Weldon 19,05 мм) і спіральні до 13 мм.
| Конус на свердлі | Діаметри свердел за DIN 345, мм | У який шпиндель стане |
|---|---|---|
| КМ1 (MT1) | 3-14 | КМ1, або КМ2-КМ4 через втулку |
| КМ2 (MT2) | 14,25-23 | КМ2, або КМ3-КМ4 через втулку |
| КМ3 (MT3) | 23,25-31,75 | КМ3, або КМ4 через втулку |
| КМ4 (MT4) | 32-50,5 | КМ4, або КМ5 через втулку |
Яке свердло під який матеріал: таблиця і оберти
Таблиця - стартові режими для свердел 5-20 мм на свердлильному верстаті. Швидкість різання v вказана в метрах за хвилину для HSS; оберти рахуються як n = 1000 × v / (π × D), де D - діаметр свердла в мм.
Приклад: свердло 10 мм у сталі 45 при v = 25 м/хв - n = 1000 × 25 / (3,14 × 10) ≈ 800 об/хв. Те саме свердло в нержавійці при 10 м/хв - близько 320 об/хв, а 20 мм у конструкційній сталі - близько 400 об/хв. Подача для HSS - орієнтовно 0,01-0,02 від діаметра на оберт, тобто 0,1-0,2 мм/об для 10 мм. Під свій верстат порахуйте в калькуляторі обертів і подачі.
Якщо точно потрібних обертів на верстаті немає, беріть найближчий нижчий ступінь. Твердосплавні свердла працюють у кілька разів швидше, але тільки з жорстким закріпленням деталі і мінімальним биттям шпинделя. У нержавійки свої пастки - наклеп, налипання, перегрів; їм присвячена окрема стаття як свердлити нержавійку і загартовану сталь.
| Матеріал | Свердло | Кут при вершині | v, м/хв (HSS) | Охолодження |
|---|---|---|---|---|
| Конструкційна сталь (Ст3, сталь 20, 45) | HSS-G, HSS-G TiN | 118-135° | 20-30 | емульсія |
| Легована і покращена сталь (40Х, 30ХГСА) | HSS-Co5 | 135° | 10-18 | емульсія або олива |
| Нержавійка (AISI 304, 12Х18Н10Т) | HSS-Co5, HSS-Co8 | 135° | 8-12 | олива або густа емульсія |
| Сірий чавун | HSS-G, твердий сплав | 118° | 15-25 | всуху, обдув |
| Алюміній і його сплави | HSS-G з полірованими канавками | 118-130° | 40-80 | емульсія |
| Латунь, бронза | HSS-G з нульовим переднім кутом | 118° | 30-50 | всуху або емульсія |
| Загартована сталь понад 45 HRC | лише твердий сплав | 130-140° | за каталогом виробника свердла | обов'язково |
Як перевірити якість свердла і типові помилки
Перед закупівлею партії перевірте кілька свердел з коробки. Знадобляться мікрометр і п'ять хвилин:
Найчастіше свердла гинуть не через погану сталь, а через режими. Посиніла кромка означає перегрів: оберти завищені або немає охолодження. Таке свердло переточують до здорового металу, інакше воно тупиться за кілька отворів.
Друга помилка - великий діаметр одразу. Свердло 16-20 мм поперечною кромкою не ріже, а мне метал, тому спершу пройдіть пілотним свердлом трохи більшим за ширину поперечної кромки (зазвичай 4-6 мм), а потім розсвердлюйте. На виході отвору зменшуйте подачу: саме там свердло затягує і ламається, особливо в тонкому листі і латуні.
Третя - деталь тримають рукою. Закріплюйте її в машинних лещатах або притискачами: при заїданні свердла незакріплена деталь провертається разом із ним.
І останнє: свердло не дає точного отвору під вал чи штифт (H7). Свердліть на 0,1-0,3 мм менше і проходьте розверткою.
- Маркування на хвостовику: діаметр, марка сталі (HSS-G, HSS-Co5, M35) і бажано стандарт. Лазерне або вибите маркування надійніше за фарбу.
- Діаметр мікрометром біля вершини: у якісного свердла допуск h8, тобто для 10 мм - від 9,978 до 10,000 мм.
- Симетрія: обидві ріжучі кромки однакової довжини, вершина по центру. Несиметричне свердло розбиває отвір більше номіналу.
- Шліфовані канавки і стрічки на циліндричній частині без задирів і сколів.
- Пряме тіло: свердло, прокочене по рівному склу, не повинно підстрибувати.
Часті запитання
Які свердла по металу кращі?
Для більшості задач - шліфовані HSS-G з кутом 135° і хрестовою підточкою, з покриттям TiN або без. Для нержавійки і легованої сталі - кобальтові HSS-Co5. Важливіше за колір - марка сталі і стандарт на хвостовику.
Чим кобальтове свердло відрізняється від звичайного?
Його сталь містить 5-8% кобальту, тому кромка витримує вищу температуру і не тупиться в нержавійці та легованій сталі. У м'якій конструкційній сталі різниця невелика, і переплачувати за кобальт немає сенсу.
Яким свердлом зробити отвір 20 мм у металі?
Спіральним свердлом 20 мм з конусом Морзе 2 на свердлильному верстаті з відповідним паспортним діаметром свердління, після пілотного отвору 4-6 мм. У тонкому листі зручніше ступінчасте або корончасте свердло.
Кут 118 чи 135 градусів - що вибрати?
118° - універсальний для м'якої сталі, чавуну і кольорових металів. 135° - для твердіших сталей і нержавійки; з хрестовою підточкою таке свердло центрується без кернення.
Чи можна заточувати кобальтові і твердосплавні свердла?
Кобальтові заточують так само, як звичайні HSS, на корундовому або ельборовому крузі. Твердосплавні - тільки алмазним кругом, тому їх точать на спеціальному верстаті або віддають у сервіс.
Який набір свердел по металу купити?
Для майстерні - 19 свердел 1-10 мм з кроком 0,5 мм або 25 свердел до 13 мм, шліфовані HSS-G у металевій касеті. Ходові діаметри під різьбу (6,8, 8,5, 10,2 мм) докупіть поштучно.
