ГлавнаяРазноеКвадратное отверстие сверлом

Сверло для квадратных отверстий. Открытия Рело и Уаттса. Квадратное отверстие сверлом


Сверло для квадратных отверстий. Открытия Рело и Уаттса. |

В некоторых случаях необходимо получить отверстия в форме квадрата. Обычные способы малопроизводительны и тяжелы. Самый примитивный из них сводится к предварительному высверливанию отверстия диаметром, равным вписанной в квадрат окружности, и постепенному его продалбливанию. Потребуется инструмент, который сможет работать без вращения инструментальной головки, а также специальный переходник. Проще воспользоваться так называемым «квадратным» сверлом (сверлом Уаттса), или, точнее, фрезой.

Немного истории с геометрией

Ещё в XV веке легендарный Леонардо да Винчи, изучая свойства геометрических фигур, обратил внимание на так называемые геометрические объекты с равной толщиной. Таких фигур имеется бесконечное множество, но простейшей – помимо окружности — является скруглённый треугольник, который может быть образован следующим образом. Вычерчивается равносторонний треугольник, каждый из углов которого соединяется дугой окружности, проведённой из центра противоположной стороны. Особенностью такого треугольника будет то, что все его стороны будут иметь постоянную ширину, которая равна длине стороны исходного равностороннего треугольника.

Практическую пользу из этого факта извлёк Л. Эйлер, который три века спустя продемонстрировал вращение такого скруглённого треугольника: вначале вокруг собственной оси, а затем – с некоторым эксцентриситетом, благо карданный механизм науке и технике того времени был уже известен.

Ещё дальше в практическом использовании данной фигуры пошёл немецкий инженер Ф. Рело, который обратил внимание на то, что траектория углов движущегося треугольника при определённых способах его вращения весьма близка к квадрату. Лишь непосредственно в углах квадрата внешняя поверхность описывает дугу, впрочем, небольшого радиуса. В современной технической литературе подобный треугольник называют треугольником Рело, хотя никаких углов у данной фигуры фактически уже нет.

Пройдёт ещё несколько десятков лет, и англичанин Г. Уаттс придумает приспособление, которым можно обеспечить гарантированную квадратную траекторию для металлорежущего инструмента. Техническое решение для сверла Уаттса было запатентовано в 1916 году, а через год началось серийное производство таких инструментов.

Сверло или фреза?

Большинство технической общественности считает, что всё-таки фреза. Тем не менее, производители упорно продолжают называть данный инструмент сверлом для квадратных отверстий, сверлом Уаттса или сверлом, профиль которого соответствует треугольнику Рело.

Что правильнее? Если обратиться к кинематике перемещения такого режущего инструмента (для наглядности можно воспользоваться схемой, приведённой на рис. 1, то можно обнаружить, что съём металла будет производиться только боковой поверхностью, причём плоскостей резания будет не одна, как у обычного сверла, а четыре, что более свойственно фрезам.

Однако одного вращающего движения для получения квадратного отверстия будет недостаточно. Простые математические вычисления (в данной статье не приводятся) показывают: для того, чтобы «сверло» для квадратного отверстия выполняло свою функцию, оно должно при работе описывать не только основное движение вращения режущей кромки, но и качательное движение сверла/фрезы вокруг некоторой оси. Оба движения должны производиться во взаимно противоположных направлениях.

Рисунок 1 – Треугольник Рело: а) – построение; б) последовательность вращения для получения отверстия квадратной формы.

Угловая скорость обоих вращений определяется довольно просто. Если за параметр f принять частоту оборотов вала дрели (либо перфоратора), то для колебательных вращений шпинделя вокруг собственной оси достаточна скорость в 0,625f. В этом случае ось шпинделя как бы зажимается между рабочим валом и приводным колесом, заставляя сверло/фрезу колебаться в зажимном приспособлении с остаточной скоростью

(1 – 0,625)f = 0,375f.

Более точно результирующую скорость вращения фрезы можно установить, пользуясь техническими характеристиками дрели/перфоратора, но ясно, что она будет намного ниже той, на которую изначально рассчитан инструмент. Поэтому получение квадратного отверстия будет происходить с меньшей производительностью.

Устройство и принцип работы

Непосредственно применить фрезу/сверло для квадратных отверстий с профилем треугольника Рело нельзя – необходимы канавки для отвода образующейся стружки.

Поэтому (см. рис. 2) профиль рабочей части инструмента представляет собой вышеописанную фигуру, из которой вырезано три полуэллипса. При этом реализуются три цели: снижаются момент инерции сверла, нагрузки на шпиндель, а также повышается режущая способность фрезы.

Рисунок 2 – Фактический профиль рабочей части инструмента

Конструкция инструмента такова. Собственно, рабочая часть включает в себя рабочую поверхность, которой производится съём металла и отводящие стружку канавки. Изготавливается фреза-сверло для квадратных отверстий из стали У8 и закаливается до твёрдости HRC 52…56. При особо тяжёлых условиях эксплуатации используются изделия из легированной стали Х12 с твёрдостью HRC 56…60. При нормальной подаче СОЖ и из-за сравнительно небольших температур в зоне обработки стойкость инструмента – высокая.

Более сложную конструкцию имеет шпиндель-переходник. Он включает в себя:

  • Корпус.
  • Зубчатый венец.
  • Посадочное место под основной шпиндель (если инструмент устанавливается в инструментальной головке металлорежущего станка, то переходник имеет вид конуса Морзе).
  • Приводной шестерни.
  • Основного шпинделя.
  • Шестерни зацепления с зубчатым венцом.
  • Качающейся втулки.

    • Для бытовых приспособлений производители фрез/свёрл для квадратных отверстий предлагают накладные рамки, которые соединяются карданной передачей с патроном, и сообщают эксцентрические перемещения режущему инструменту. Толщина такой рамки определяет глубину получаемого отверстия.

    Для соединения приспособления с патроном станка необходим ещё специальный переходник. Он состоит из:

  • Корпуса.
  • Плавающего хвостовика.
  • Качающегося кольца.
  • Сменной втулки под патроны разных металлообрабатывающих станков.
  • Крепёжных винтов.
  • Опорных шариков.

    • Для практического применения рассматриваемого инструмента достаточно придать шпинделю основного оборудования подачу в необходимом направлении. Для изготовления квадратных отверстий с применением такой оснастки пригодны фрезерные протяжные и токарные станки.

    Альтернативные способы получения квадратных отверстий

    Недостатком свёрл Уаттса считается наличие радиусных дуг в углах квадрата, что не всегда приемлемо. Кроме того, свёрла для квадратных отверстий, изготовленные с использованием треугольника Рело, не могут вести обработку заготовок большой толщины. В таких случаях можно использовать электроэрозионные/лазерные технологии, а также – что проще – применить сварку или штамповку.

    Комплекты пробойников для квадратных отверстий выпускаются в ассортименте поперечных размеров до 70×70 мм в металле толщиной до 12…16 мм. В комплект входят:

    • Пуансонодержатель под пробойник.
    • Направляющая втулка.
    • Кольцевой ограничитель хода.
    • Матрица.

    Для силового воздействия на пробойник можно использовать гидравлический домкрат. Пробитое отверстие выгодно отличается чистотой полученных кромок, а также отсутствием заусенцев. Подобный инструмент производится, в частности, торговой маркой Veritas (Канада).

    При наличии в домашнем хозяйстве сварочного инвертора квадратное отверстие в стальной детали можно прожечь. С этой целью в заготовке предварительно сверлится (с запасом) круглое отверстие, затем туда вставляется требуемых размеров квадрат из графита марок ЭЭГ или МПГ, после чего обваривается по контуру. Графит извлекается, а в изделии остаётся квадратное отверстие. Его, при необходимости, можно зачистить и прошлифовать.

    Источник

    stroymaster-base.ru

    Как просверлить квадратное отверстие (фото и видео)

    Просверлить квадратное отверстие можно - звучит неправдоподобно, но, тем не менее это так. Квадрат получается с чуть-чуть закругленными краями, которые нужно обработать напильником, и, тем не менее, квадратное отверстие действительно можно просверлить. А справится с этой нелегкой задачей помогает треугольник Рело.

    Фигуру назвали по фамилии немецкого механика Франца Рёло. Он, вероятно, был первым, кто исследовал свойства этого треугольника и использовал его в своих механизмах. Впервые сделать фрезу для сверления квадратных отверстий удалось Гарри Уаттсу, английскому инженеру, работавшему в США. Для этого он использовал направляющий шаблон с квадратной прорезью, в котором двигалось сверло, вставленное в «плавающий патрон». Патенты на патрон и сверло были получены Уаттсом в 1917 году. А продажу новых дрелей осуществляла фирма Watts Brothers Tool Works. Как с помощью такого сверла получается именно квадратное отверстия, можно посмотреть на ролике внизу, где треугольник Рело вращается вокруг чуть подвижной оси. Итак, сверло с сечением в виде треугольника Рёло и режущими кромками, совпадающими с его вершинами, позволяет получать почти квадратные отверстия. Особенность подобного сверла заключается в том, что его центр при вращении не остаётся на месте, как это происходит в случае традиционных спиральных свёрл, а описывает кривую, состоящую из четырёх дуг эллипсов. Поэтому патрон, в котором зажато сверло, не должен препятствовать этому движению.

     

     

    4rev.ru

    Сверление квадратных отверстий

    С тем, чтобы получить круглое отверстие, как правило, никаких проблем не возникает. А вот что делать, если отверстие должно быть квадратным? В этом случае нам на помощь придет тот самый круглый треугольник Рело, о котором уже было рассказано в соответствующей статье этого же раздела.

    Итак, для получения квадратного отверстия необходимо, прежде всего, выбрать определенную траекторию, по которой будет перемещаться центр сверла с сечением, представляющим собой треугольник Рело. Для этого необходимо построить четыре одинаковые дуги эллипсов, центры которых будут находиться в вершинах квадрата. Необходимо обязательно проследить за тем, чтобы полуоси были повернуты на 45-градусный угол по отношению к сторонам квадрата. Для полуосей предусмотрена специальная формула k(1+1/?3)/2 и k(1-1/?3)/2 (k - длина стороны квадрата).

    Итак, траектория выбрана. В тот момент, когда центр нашего треугольника будет двигаться по ней, его вершины позволят получить квадрат с идеально прямыми сторонами, но со слегка скругленными углами (абсолютный квадрат получится, если скругленные уголки с помощью специальных инструментов сделать прямыми).

    Осталось дело за малым - получить сверло, сечение которого представляло бы собой треугольник Рело с режущими кромками, совпадающими с его вершинами. Однако из-за того, что трактория центра сверла, состоящая из четырех эллиптических дуг, не является идеальной окружностью, а лишь напоминает ее, сверление может быть существенно затруднено. Но нет проблем, которые нельзя было бы решить, использовав собственную смекалку, находчивость и опыт предыдущих поколений! В хорошо закрепленную на дрели квадратную направляющую рамку помещается треугольник Рело, к которому, в свою очередь, прочно крепится сверло. Вращаясь, патрон дрели с помощью карданного вала передаст свое вращение и удивительному треугольнику, в результате чего получается квадратное отверстие.

    Поделиться ссылкой

    sitekid.ru

    Сверло для квадратных отверстий - Занимательная математика

    Иногда в основе любой ширины и толщины нужно сделать отверстие с идеальным квадратным сечением. Советов как добиться максимальной точности при минимальных затратах множество. И самыми распространенными являются следующие «опытные» рекомендации:

    • Если основа не очень толстая, советуют воспользоваться штамповкой или специальными прессами и просто «прорубить» отверстие нужного сечения и размера;
    • В детали со значительной толщиной, точнее в их формы перед литьем, сразу закладывают необходимую область требуемого квадратного проема иными материалами. После литься их вынимают и результат на лицо;
    • Или просто использовать лазерную резку;
    • А также специальные дисковые резки.

    И так далее и тому подобное. Мы совсем забыли, что живем в 21 веке. В веке инноваций и космических технологий. Хотя Треугольник Рёло был изобретен даже не в прошлом, а позапрошлом веке (19). Теоретически и практически доказано, что максимально точное квадратное сечение при сверлении дают сверла, которые в своем сечении имеют «простые» фигуры. Самым популярным здесь является сверло, изобретенное Гарри Уаттсом в 1914 году.

    В его сечение заложена форма треугольника Рёло, которая в процессе сверления дает возможность получать уникально точное квадратное сечение получаемого отверстия. Почему треугольное сечение позволяет получить квадрат? Все просто. Сверло в форме треугольника Рёло в процессе сверления отклоняется от центра. И это отклонение идет по точной траектории в форме круга (еще одна простая фигура, которая при вращении позволяет получить на проекции квадратное сечение). Искажение формы составляет не более 2% в самих углах квадратного сечения. Стороны квадрата отверстия будут абсолютно ровными. Удалить эту погрешность можно используя напильник.

    С другой стороны техника или траектория движения такого сверла очень напоминает сложную траекторию движения ротора-поршня в камере сгорания, применяемых ныне двигателей внутреннего сгорания.

    Параметры квадратного сечение требуемого отверстия регулируются толщиной сверла, выполненного в форме Треугольника Рёло. Патент на это изобретение был выдан в 1916 году. С тех пор у настоящих профессионалов не возникает вопрос «как высверлить отверстие, имеющее квадратное сечение».

    Стоит обращать внимание на инновации.

    funnymath.ru

    Можно ли просверлить квадратное отверстие?

    Нет, не просверлить обычное, диаметр которого равен диаметру вписанной окружности, а потом довести до ума протяжками или просто напильником, а просверлить сразу квадратное? На первый взгляд, нет. Но есть такая фигура — треугольник Рело — пересечение трёх равных кругов радиуса a с центрами в вершинах равностороннего треугольника со стороной a.

    Если изготовить сверло с тремя режущими кромками, находящимися в вершинах этого треугольника и применить конструкцию с карданным валом (см. рисунок под катом, сопровождающий описание), то это станет возможным. Понятно, что в промышленности это никто применять не станет: квадратные отверстия пробьют пробойником или высверлят и доведут протяжками, если толщина заготовки слишком велика, чтобы фигачить пробойником.

    Именно треугольник Рело — простейшая фигура постоянной ширины — поможет нам в сверлении квадратных отверстий. Если двигать центр этого «треугольника» по некой траектории, то его вершины вычертят почти квадрат, а сам он займёт всю площадь внутри полученной фигуры.

    Границы полученной фигуры, за исключением небольших кусочков по углам, будут строго прямыми! И если продолжить отрезки, тем самым добавив уголочки, то ^получится в точности квадрат.

    Для того чтобы получилось описанное выше, центр треугольника Рело нужно двигать по траектории, являющейся склейкой из четырех одинаковых дуг эллипсов. Центры эллипсов расположены в вершинах квадрата, а полуоси, повернутые на угол в 45° относительно сторон квадрата, равны k(1+1/√3)/2 и k(1-1/√3)/2, где k — длина стороны вычерчиваемого квадрата.

    Кривые, скругляющие углы, также являются дугами эллипсов с центрами в углах квадрата, их полуоси повернуты на угол в 45° относительно сторон квадрата и равны k(√3+1)/2 и k(√3-1)/2.

    Площадь скруглённых уголочков составляет всего около 2 процентов от площади всего квадрата!

    Теперь, если сделать сверло в виде треугольника Рело, то можно будет сверлить квадратные отверстия с немного скругленными уголками, но абсолютно прямыми сторонами!

    Осталось сделать такое сверло… Вернее, само-то сверло сделать несложно, нужно только чтобы оно напоминало в сечении треугольник Рело, а режущие кромки совпадали с его вершинами.

    Трудность заключается в том, что, как уже было отмечено выше, траектория центра сверла должна состоять из четырех дуг эллипсов. Визуально эта кривая очень похожа на окружность и даже математически близка к ней, но все же это не есть окружность. А все эксцентрики (круг, посаженный на круг другого радиуса со смещенным центром), используемые в технике, дают движение строго по окружности.

    В 1914 году английский инженер Гарри Джеймс Уаттс придумывает, как устроить такое сверление. На поверхность он накладывает направляющий шаблон с прорезью в виде квадрата, в котором ходит сверло, вставленное в патрон со «свободно плавающим в нем сверлом». Патент на такой патрон был выдан фирме, начавший изготовление сверл Уаттса в 1916 году.

    Мы же воспользуемся другой известной конструкцией. Прикрепим сверло жестко к треугольнику Рело, помещенному в квадратную направляющую рамку. Сама рамка фиксируется на дрели. Осталось теперь передать вращение патрона дрели треугольнику Рело.

    Помогает решить эту техническую проблему конструкция, которую Вы наверняка много раз видели под днищем проезжавших по улице грузовых автомобилей — карданный вал.

    Теперь у нас все готово к сверлению. Возьмем фанерный лист и… высверлим квадратное отверстие! Как уже говорилось, стороны будут строго прямыми и лишь уголки немного скруглены. При необходимости их можно подправить.

    steissd.livejournal.com

    Сверление квадратных отверстий | LentaNews

    Как просверлить квадратное отверстие?

    Можно ли просверлить квадратное отверстие?

    Просверлить квадратное отверстие все же можно. Сделать это можно используя для этого специальное сверло. Сверло равной ширины и изготовлено на основе «треугольника Рело».

    Так выглядит это сверло:

    Вот так работает треугольник Рело. При сверлении углами сверла выбирается квадрат. При этом видим, что центр сверла при сверлении не находится в одной точке и описывает круг.

    Вот результат сверления:

    Квадратные отверстия просверлить никак не удастся, но их можно проделать в детали если это требуется. Один из методов указал ruum. Могу предложить еще три.

    1 Если деталь имеет небольшую толщину, то проще вырубить квадратное отверстие при помощи пресса или просечки.

    2 Если деталь имеет значительную толщину, то квадратные проемы закладываются при проектировании детали, перед литьем.

    3 Есть ещё лазерная резка и дисковые резаки — болгарки, при помощи них тоже можно изготовить квадратное отверстие.

    Звучит странно, но чтобы сверлить квадратом, нужно использовать треугольник.

    Он называется треугольник Рело. Это насадка, которая надевается на кончик сверла.

    Она создает квадратные отверстия благодаря подвижному вращению. Нагляднее можете увидеть на видео:

    Квадратные отверстия можно сделать при помощи сверла выполненного в форме треугольника Рело, его называют еще сверлом Уаттса и оно придумано в 1914 году.

    "Просверлить" квадратное или любое другое отверстие в металлическиой детали можно с помощью электроэррозии.

    Просверлите круглое и распилите напильником или надфилем.

    Свер­ле­ние квад­рат­ных от­вер­стий

    Картинки

    Оста­лось сде­лать та­кое свер­ло… Вер­нее, са­мо-то свер­ло сде­лать неслож­но, нуж­но толь­ко чтобы оно на­по­ми­на­ло в се­че­нии тре­уголь­ник Ре­ло, а ре­жу­щие кром­ки сов­па­да­ли с его вер­ши­на­ми.

    Труд­ность за­клю­ча­ет­ся в том, что, как уже бы­ло от­ме­че­но вы­ше, тра­ек­то­рия цен­тра свер­ла долж­на со­сто­ять из че­ты­рёх дуг эл­лип­сов. Ви­зу­аль­но эта кри­вая очень по­хо­жа на окруж­ность и да­же ма­те­ма­ти­че­ски близ­ка к ней, но всё же это не есть окруж­ность. А все экс­цен­три­ки (круг, по­са­жен­ный на круг дру­го­го ра­ди­у­са со сме­щён­ным цен­тром), ис­поль­зу­е­мые в тех­ни­ке, да­ют дви­же­ние стро­го по окруж­но­сти.

    В 1914 го­ду ан­глий­ский ин­же­нер Гар­ри Джеймс Уаттс при­ду­мы­ва­ет, как устро­ить та­кое свер­ле­ние. На по­верх­ность он на­кла­ды­ва­ет на­прав­ля­ю­щий шаб­лон с про­ре­зью в ви­де квад­ра­та, в ко­то­ром хо­дит свер­ло, встав­лен­ное в па­трон со «сво­бод­но пла­ва­ю­щим в нём свер­лом». Па­тент на та­кой па­трон был вы­дан фир­ме, на­чав­ший из­го­тов­ле­ние свёрл Уатт­са в 1916 го­ду.

    Смот­ри так­же

    Другие этюды раздела «Кривые (фигуры) постоянной ширины» 2

    Рас­смот­рим пра­виль­ный тре­уголь­ник (с рав­ны­ми сто­ро­на­ми). На каж­дой сто­роне по­стро­им ду­гу окруж­но­сти, ра­ди­у­сом рав­ным длине сто­ро­ны. Эта кри­вая и но­сит имя «тре­уголь­ник Ре­ло».

    Мо­жет ли по­воз­ка ехать без тряс­ки по ров­ной по­верх­но­сти на некруг­лых ко­ле­сах?

    Сверление квадратных отверстий

    Натолкнулся на видео о том, что можно обычной дрелью сверлить  квадратные отверстия. Стало интересно – как это чудо работает.

    Оказалось, что бывает два вида сверл для квадратных отверстий. Первый (показан на картинке) – довольно прост – это помесь сверла со стамеской. Пока сверлится обычное круглое отверстия, острые края обрубают лишний материал. Такие сверла годятся для дерева и пластика.

    Наши китайские друзья во всю ими торгуют. Сверла стоят относительно не дорого для такого хайтека.

    Однако, есть и более интересные сверла, которыми можно сверлить и сталь.

    Вот посмотрите, как это выглядит на практике:

    Естественно, интересно, как это работает. Довольно доступно все объясняется в этом видео:

    Есть и любительские приспособы подобного назначения:

    Про треугольные вроде у Дихальта было. Давненько…

    Интересно. Таких номеров я еще не видел )))

    Работка для слесаря всегда найдется — убрать радиусы.

    такими сверлами только на станках сверлить, обычной дрелью в домашних условиях не получится изза боковых усилий, а вот про китайские сверла спасибо, еще не разу такое не видел. я так полагаю сначала сверлят, а потом как стамеской проходят квадратной частью?

    Они совмещенные. Как я пологаю, дрель включается в режим перфоратора. Круговыми движениями сверло сверлит, а поступательными пробивается квадрат.

    Ага в детстве в какой то книжке по занимательной математике читал))

    Вверху это сверла — долота для столярки. Они появились давно, ими делают паз для соеденения шип паз.Зажимаються в настольный сверлильный станок, либо специальный долбежный станок

    Видел видео давным-давно на etudes.ru

    Фигура профиля сверла называется треугольником Рело.

    Вы должны войти или зарегистрироваться чтобы оставить комментарий.

    Источники: Как просверлить квадратное отверстиеПросверлить квадратное отверстие все же можно. Сделать это можно используя для этого специальное сверло. Сверло равной ширины и изготовлено на основе «треугольника Рело». Так выглядит это сверло: Вhttp://www.bolshoyvopros.ru/questions/50893-kak-prosverlit-kvadratnoe-otverstie.htmlСвер — ле — ние квад — рат — ных от — вер — стийМожно высверливать не только круглые, но и квадратные отверстия! Нужно только специальное сверло. Какое именно, вы узнаете, посмотрев этот мультфильм.http://www.etudes.ru/ru/etudes/drilling-square-holeСверление квадратных отверстийБлог разработчика электроникиhttp://bsvi.ru/shok-kvadratnye-otverstiya-intrigi-rassledovaniya/

    niismfar.ru

    Полусверло - полуфреза... сверло Уаттса для сверления квадратов | ImhoDom.Ru

    Ещё в XV веке легендарный Леонардо да Винчи, изучая свойства геометрических фигур, обратил внимание на так называемые геометрические объекты с равной толщиной. Таких фигур имеется бесконечное множество, но простейшей – помимо окружности — является скруглённый треугольник, который может быть образован следующим образом. Вычерчивается равносторонний треугольник, каждый из углов которого соединяется дугой окружности, проведённой из центра противоположной стороны. Особенностью такого треугольника будет то, что все его стороны будут иметь постоянную ширину, которая равна длине стороны исходного равностороннего треугольника.

    Практическую пользу из этого факта извлёк Л. Эйлер, который три века спустя продемонстрировал вращение такого скруглённого треугольника: вначале вокруг собственной оси, а затем – с некоторым эксцентриситетом, благо карданный механизм науке и технике того времени был уже известен.

    Ещё дальше в практическом использовании данной фигуры пошёл немецкий инженер Ф. Рело, который обратил внимание на то, что траектория углов движущегося треугольника при определённых способах его вращения весьма близка к квадрату. Лишь непосредственно в углах квадрата внешняя поверхность описывает дугу, впрочем, небольшого радиуса. В современной технической литературе подобный треугольник называют треугольником Рело, хотя никаких углов у данной фигуры фактически уже нет.

    http://proinstrumentinfo.ru/wp-content/uploads/2017/01/figura-relo-300x1... 300w" />

    Пройдёт ещё несколько десятков лет, и англичанин Г. Уаттс придумает приспособление, которым можно обеспечить гарантированную квадратную траекторию для металлорежущего инструмента. Техническое решение для сверла Уаттса было запатентовано в 1916 году, а через год началось серийное производство таких инструментов.

    http://proinstrumentinfo.ru/wp-content/uploads/2017/01/sverlo-uattsa-300... 300w" />

    Сверло или фреза?

    Большинство технической общественности считает, что всё-таки фреза. Тем не менее, производители упорно продолжают называть данный инструмент сверлом для квадратных отверстий, сверлом Уаттса или сверлом, профиль которого соответствует треугольнику Рело.

    Что правильнее? Если обратиться к кинематике перемещения такого режущего инструмента (для наглядности можно воспользоваться схемой, приведённой на рис. 1, то можно обнаружить, что съём металла будет производиться только боковой поверхностью, причём плоскостей резания будет не одна, как у обычного сверла, а четыре, что более свойственно фрезам.

    Однако одного вращающего движения для получения квадратного отверстия будет недостаточно. Простые математические вычисления (в данной статье не приводятся) показывают: для того, чтобы «сверло» для квадратного отверстия выполняло свою функцию, оно должно при работе описывать не только основное движение вращения режущей кромки, но и качательное движение сверла/фрезы вокруг некоторой оси. Оба движения должны производиться во взаимно противоположных направлениях.

    http://proinstrumentinfo.ru/wp-content/uploads/2017/01/treugolnik-relo-3... 300w" />

    Рисунок 1 – Треугольник Рело: а) – построение; б) последовательность вращения для получения отверстия квадратной формы.

    Угловая скорость обоих вращений определяется довольно просто. Если за параметр f принять частоту оборотов вала дрели (либо перфоратора), то для колебательных вращений шпинделя вокруг собственной оси достаточна скорость в 0,625f. В этом случае ось шпинделя как бы зажимается между рабочим валом и приводным колесом, заставляя сверло/фрезу колебаться в зажимном приспособлении с остаточной скоростью

    (1 – 0,625)f = 0,375f.

    Более точно результирующую скорость вращения фрезы можно установить, пользуясь техническими характеристиками дрели/перфоратора, но ясно, что она будет намного ниже той, на которую изначально рассчитан инструмент. Поэтому получение квадратного отверстия будет происходить с меньшей производительностью.

     

    Устройство и принцип работы

    Непосредственно применить фрезу/сверло для квадратных отверстий с профилем треугольника Рело нельзя – необходимы канавки для отвода образующейся стружки.

    Поэтому (см. рис. 2) профиль рабочей части инструмента представляет собой вышеописанную фигуру, из которой вырезано три полуэллипса. При этом реализуются три цели: снижаются момент инерции сверла, нагрузки на шпиндель, а также повышается режущая способность фрезы.

     

    Конструкция инструмента такова. Собственно, рабочая часть включает в себя рабочую поверхность, которой производится съём металла и отводящие стружку канавки. Изготавливается фреза-сверло для квадратных отверстий из стали У8 и закаливается до твёрдости HRC 52…56. При особо тяжёлых условиях эксплуатации используются изделия из легированной стали Х12 с твёрдостью HRC 56…60. При нормальной подаче СОЖ и из-за сравнительно небольших температур в зоне обработки стойкость инструмента – высокая.

    Более сложную конструкцию имеет шпиндель-переходник. Он включает в себя:

    1. Корпус.
    2. Зубчатый венец.
    3. Посадочное место под основной шпиндель (если инструмент устанавливается в инструментальной головке металлорежущего станка, то переходник имеет вид конуса Морзе).
    4. Приводной шестерни.
    5. Основного шпинделя.
    6. Шестерни зацепления с зубчатым венцом.
    7. Качающейся втулки.

    http://proinstrumentinfo.ru/wp-content/uploads/2017/01/ustrojstvo-sverla... 300w" />

    Для бытовых приспособлений производители фрез/свёрл для квадратных отверстий предлагают накладные рамки, которые соединяются карданной передачей с патроном, и сообщают эксцентрические перемещения режущему инструменту. Толщина такой рамки определяет глубину получаемого отверстия.

    Для соединения приспособления с патроном станка необходим ещё специальный переходник. Он состоит из:

    1. Корпуса.
    2. Плавающего хвостовика.
    3. Качающегося кольца.
    4. Сменной втулки под патроны разных металлообрабатывающих станков.
    5. Крепёжных винтов.
    6. Опорных шариков.

    Для практического применения рассматриваемого инструмента достаточно придать шпинделю основного оборудования подачу в необходимом направлении. Для изготовления квадратных отверстий с применением такой оснастки пригодны фрезерные протяжные и токарные станки.

    Альтернативные способы получения квадратных отверстий

    Недостатком свёрл Уаттса считается наличие радиусных дуг в углах квадрата, что не всегда приемлемо. Кроме того, свёрла для квадратных отверстий, изготовленные с использованием треугольника Рело, не могут вести обработку заготовок большой толщины. В таких случаях можно использовать электроэрозионные/лазерные технологии, а также – что проще – применить сварку или штамповку.

    Комплекты пробойников для квадратных отверстий выпускаются в ассортименте поперечных размеров до 70×70 мм в металле толщиной до 12…16 мм. В комплект входят:

    • Пуансонодержатель под пробойник.
    • Направляющая втулка.
    • Кольцевой ограничитель хода.
    • Матрица.

    Для силового воздействия на пробойник можно использовать гидравлический домкрат. Пробитое отверстие выгодно отличается чистотой полученных кромок, а также отсутствием заусенцев. Подобный инструмент производится, в частности, торговой маркой Veritas (Канада).

    При наличии в домашнем хозяйстве сварочного инвертора квадратное отверстие в стальной детали можно прожечь. С этой целью в заготовке предварительно сверлится (с запасом) круглое отверстие, затем туда вставляется требуемых размеров квадрат из графита марок ЭЭГ или МПГ, после чего обваривается по контуру. Графит извлекается, а в изделии остаётся квадратное отверстие. Его, при необходимости, можно зачистить и прошлифовать.

    ист.

    www.imhodom.ru