Про сверла⁠⁠1

Очень плохая реклама от одного красного магазина инструментов спровоцировала меня сделать свой ликбез по свёрлам. Предлагаю расширить кругозор в слесарном деле — разобраться во всём зоопарке свёрл, доступных и недоступных в ближайшем строительном магазине. Мы не будем углубляться в тонкости обработки материалов резанием — просто расширим кругозор, чтобы, когда жизнь заставит «проковырять дырочку», вы использовали подходящий инструмент.

Перьевые (перовые) свёрла [spade drill bit]

Самый простой тип сверла — это «лопатка» с заточенными краями. Используются с античности и до наших дней.

Плюсы: они дешёвые, так как форма проста в изготовлении.

Минусы:

1. Не имеют цилиндрической калибрующей части, что опирается на стенки отверстия и позволяет сохранять направление. Поэтому при сверлении направление отверстия зависит только от крепкости рук, и при глубоком сверлении вы наверняка отклонитесь от желаемого направления.

2. Затруднено удаление стружки. Если материал вязкий и образует длинную стружку (металлы, пластики), то перьевое сверло может завязнуть. Поэтому сверление глубоких отверстий становится крайне медленным — нужно постоянно извлекать сверло, чтобы удалить стружку из отверстия.

Варианты:

Сверло по дереву [Spade Bit], часто имеет шестигранный хвостовик для использования с удлинителями бит. Изготавливается из обычной углеродистой стали, поэтому не стоит ими сверлить с особым фанатизмом без перерыва до появления дыма — при нагреве свыше 150°С сталь начинает терять закалку и сверло быстро тупится. Заточка имеет подрезатели по краям, что при сверлении дерева даёт аккуратные края отверстия с минимальной бахромой волокон.

Сверло по кафелю и стеклу [Glass Drill Bit] имеет наконечник из твёрдого сплава (карбид вольфрама с добавками). Благодаря высокой твёрдости наконечника им можно сверлить стекло, керамическую плитку, керамогранит, фарфор, кирпич — да в принципе почти всё. Что нужно про них знать:

1. Наконечник с 4 лопастями лучше — больше режущих кромок снимают больше материала за оборот сверла, равномернее нагрузка на края отверстия — меньше шанса расколоть объект при сверлении.

2. Хоть наконечник сохраняет прочность при высоких температурах, охлаждение водой желательно — связывается мелкая вредная пыль, меньше тепловой перепад в материале — меньше шанс расколоть. Да и срок службы повышается.

3. Хоть сверло и называется «по стеклу и керамике», твердосплавный наконечник позволяет сверлить им закалённую сталь, например, можно просверлить напильник.

Сверло перовое сборное применяется на станках (о чём намекает конусный хвостовик с конусом Морзе). Когда твердосплавный наконечник тупится, его просто откручивают и заменяют новым.

Свёрла спиральные [twist drill bit]

Спиральные свёрла лишены двух основных недостатков перьевых свёрл, что сделало их самыми массовыми и широко используемыми. Спиральное тело позволяет устойчиво удалять стружку из зоны реза и опираться на стенки отверстия, сохраняя направление сверления.

Попробуем выделить основные варианты:

Сверло по дереву [Brad-Point Drill Bit]

Изготавливается из углеродистой стали, но самое важное отличие — заточка, есть подрезатели. Позволяют прорезать волокна по краю отверстия, из-за чего края получаются аккуратными. Хоть спиральное тело, в отличие от пера, позволяет сверлить глубоко, не вынимая постоянно сверло для удаления стружки, материал сверла по-прежнему не выносит нагрев свыше 150°С.

Бур по дереву [Auger Drill Bit]

Буром я назвал его неофициально, в русскоязычной среде нет устоявшегося деления по названиям, поэтому всё внимание к картинке. Это сверло во многом похоже на спиральное сверло по дереву, но сама спираль более легковесная, что позволяет отлично удалять стружку даже на очень больших глубинах сверления и оставлять весьма гладкие стенки отверстия.

Сверло по бетону/кирпичу/камню [Masonry Drill Bit]

К спиральному телу сверла добавили твердосплавную напайку-наконечник и получили сверло по бетону. Попытка сверлить им хоть что-то кроме бетона потерпит фиаско — углы заточки пластины предназначены не для снятия стружки, а для выкрашивания бетона. Но при некоторой сноровке и наличии подходящих абразивов сверло можно переточить для сверления закалённых сталей.

Бур перфоратора похож по конструкции на спиральное сверло по бетону. Разница только в хвостовике — перфоратор может не только вращать бур, но и сообщать ему удар.

Сверло по металлу

Когда говорят «сверло», почти всегда подразумевают спиральное сверло по металлу.

Что нужно знать:

1. Материал сверла — быстрорежущая сталь (HSS — high speed steel). Названа так, поскольку позволяет резать металл на больших скоростях, когда инструмент от работы нагревается до высокой температуры. В отличие от обычной углеродистой стали, добавка вольфрама в состав стали позволяет ей не теряет твёрдость при температурах в 500°С. Но всё равно насиловать свёрла до посинения (появления синего отлива цветов побежалости) не стоит — использование охлаждения продлит срок службы.

2. Кроме обычных свёрл по металлу (сверлят по часовой стрелке) есть «левые» (сверлят против часовой). Левые свёрла используются редко, в основном в станках и приспособлениях, где множество свёрел, вращаемых шестерёнками, за один проход делают в детали все отверстия. У левых свёрел есть полезное свойство — если ими высверливать сломанный в отверстии винт, то есть шанс, что сверлом он будет подцеплен и остатки вывернутся.

3. Для защиты от коррозии и улучшения характеристик свёрла покрывают разными покрытиями. Варианты:

а. Голое шлифованное сверло, покрыто с завода тонким слоем масла. После первого применения масло сотрётся, и сверло может поржаветь, особенно если хранится в неотапливаемом гараже.

б. Чёрное оксидное покрытие («воронение»). Делается прежде всего для защиты от ржавчины, и преимущество у покрытия только одно — почти ничего не стоит.

в. Золотистое покрытие из нитрида титана. Покрытие твёрдое, поэтому защищает не только от коррозии, но и улучшает процесс сверления. Стружка меньше налипает, поэтому не образуется наклёп у режущей кромки — поверхность от сверла становится чище («чистота поверхности» на слесарном означает микронеровности поверхности).

г. Другие виды покрытий — карбонитрид титана, нитрид хрома, нитрид циркония алюминия, DLC и т. д. встречаются в профессиональном металлорежущем инструменте и для бытового применения не требуются. Прелести таких покрытий раскрываются лишь на производстве. (Например сверло стоит 1$ и тупится за 10 минут работы, а сверло с мегакрутым покрытием стоит 1,5$ и тупится за 20 минут работы — такое покрытие выгодно.)

4. Сверлом по металлу можно сверлить дерево, но края отверстия будут в бахроме от волокон дерева. Так, если сверлить ДСП, то по краям отверстия ламинация точно будет в сколах. Сверло по дереву даст чистый ровный край отверстия.

5. Жёсткость сверла падает с его длиной, поэтому при глубоком сверлении (на глубину более 10 диаметров) отверстие может «увести». Поэтому укороченные свёрла тоже нужны.

6. Сверло по металлу можно и нужно затачивать по мере износа, до тех пор, пока его длина пригодна для работы. Свёрла других типов, как правило, выбрасывают когда они затупились.

7. Диаметр отверстия, как правило, получается чуть больше диаметра сверла. Поэтому когда важна точность и чистота поверхности отверстия, берут сверло диаметром чуть меньше и после проходят отверстие развёрткой на необходимый диаметр.

Центровочные свёрла [centre drill]

Используются на станках, когда нужно точно наметить центр будущего отверстия. Оно короткое и жёсткое, поэтому не «уползает» как длинное спиральное сверло. Им засверливают на пару миллиметров, затем обычным спиральным сверлом сверлят на необходимую глубину. Особенно полезны, если поверхность цилиндрическая.

Сверло-фреза [Saw bit]

Угол заточки режущей кромки спиральной канавки не позволяет обычному сверлу эффективно резать материал вбок. Но иногда такое требуется, например, отверстие в детали и пластиковой рамке не совпало, и нужно из отверстия в пластике сделать овал, при этом точность и аккуратность не очень важна. В таком случае на помощь приходят свёрла-фрезы. У них часть спиральной канавки заменили за режущие зубы, как у фрезы. Таким сверлом можно поелозить туда-сюда в мягких материалах и сделать дырочку продолговатой формы. И я неспроста сказал «дырочка», точность будет именно как у дырки, а не отверстия.

Сверло-метчик [Drill & tap bit]

Гибрид метчика для нарезания резьбы и спирального сверла. Позволяет создать резьбу за одну операцию, вместо нескольких — сверления отверстия, нарезания резьбы метчиками №1-3. За универсальность приходится платить — инструмент непригоден для создания глухой или глубокой резьбы, при работе с твёрдым материалом есть риск сломать инструмент. Сверло-метчик экономит время работы станка на производстве, не простаивая из-за смены инструмента.

Пушечное сверло [Gun drill]

При сверлении стволов разных стреляющих штук отверстие должно быть очень точным и при этом весьма глубоким. Впрочем, отверстия в разных валах и шпинделях предъявляют схожие требования. Поэтому свёрла для глубоких сверлений выглядят как цилиндр, у которого изъято минимум металла — только под канал подачи смазочно-охлаждающей жидкости и минимально возможный канал для отвода стружки, всё ради максимальной жёсткости. Есть отличия между пушечными, ружейными, эжекторными свёрлами, но мы просто повышаем кругозор, не углубляясь в тонкости металлообработки, поэтому просто отметим, что есть свёрла для сверления глубоких отверстий.

Кольцевые свёрла

С ростом диаметра отверстия становится целесообразным сверлить не всё отверстие, а лишь кольцо по окружности — так мы удаляем меньше материала, и процесс идёт быстрее и с меньшими усилиями. Ознакомимся с конкретными представителями:

Алмазные коронки [Coring Drill Bit]

Бывают как трубочки, торец которых покрыт алмазами, так и трубы с напаянными на торец зубьями из алмазосодержащего материала. Ими сверлят кафель, керамогранит, стекло, камень, бетон. Причём предпочтительнее именно прорезать отверстие в стене/перекрытии насквозь, под коммуникации, чем долбить перфоратором — не создаются трещины в материале и результат получается сильно аккуратнее.

Важно отметить, что хоть теоретически алмаз может резать всё, алмазный инструмент не применяют для резки стали — углерод алмаза растворяется в железе и быстро разрушается. Алмазные коронки хоть и могут работать «на сухую», в таком режиме срок их службы ниже, чем при охлаждении водой.

Корончатые свёрла по металлу [Annular Cutter Bit]

Они сложнее в изготовлении, чем спиральные, но при больших диаметрах это начинает окупаться — они менее металлоёмкие, работают быстрее, стенки отверстия получаются аккуратнее. Работают ими на станках, соблюдая рекомендуемые обороты (частота вращения требуется ниже, чем у спиральных). Ими нельзя сделать глухое отверстие, зато они отлично работают на криволинейных поверхностях — можно делать отверстия в трубах, причём даже под углом.

Кольцевые пилы (коронки) [Hole Saw]

Применяются для сверления отверстий больших диаметров в дереве, пластике. Если зубья коронки выполнены из быстрорежущей стали («биметаллическая коронка»), то ими можно прогрызть отверстие даже сквозь листовое железо. Для работы по кирпичу и бетону зубья коронки изготавливают из твёрдого справа — карбида вольфрама с добавками

Свёрла для пробок

Представляет собой трубки с остро заточенным краем и отверстием под вороток с конца. Такими свёрлами можно сделать цилиндрик из резины или пробки для химической лабораторной установки. Для заточки острого края применяется специальное приспособление с лезвием, на фото.

Похожую конструкцию имеют просечки. Они более прочные, имеют окошко в боку для извлечения результата. Только вместо вкручивания воротком в материал используют молоток. Используются с листовым материалом для высечки пыжей, прокладок и т. п.

У столяров есть сверло для пробок [Plug Cutter Bit] — им можно из подходящей деревяшки вырезать цилиндрическую пробку-вставку, например чтобы скрыть отверстие под саморез. Пробка изготавливается из деревяшки такого же сорта и текстуры, и затем с клеем заколачивается в отверстие, лишнее срезается заподлицо.

У хирургов есть похожие кольцевые свёрла «трепан для кости». Зачем я про них рассказываю, если точно ими никто из читателей по прямому назначению не воспользуется? А потому что они могут быть полезны, например, для очень аккуратного высверливания сломанного заржавевшего шурупа в деревяшке с последующим ремонтом в виде вклеивания пробки.

Ещё одной разновидностью полых свёрл является шлямбур. Наверняка он запомнится вам по смешному названию. До широкого распространения перфораторов, шлямбур был единственным способом повесить полочку. Это трубка с зубьями и работают им молотком вручную, поворачивая после каждого удара. До сих пор в ходу у альпинистов, так как каждый килограмм снаряжения нужно тащить на себе, а что-то минималистичнее не придумать.

Закончив со свёрлами в виде трубочек, спиралек и лопаточек, рассмотрим более экзотические конструкции.

«Балеринка» [Adjustable Wood Drill Bit]

Это сверло с переставными ножами — можно выставить желаемый диаметр отверстия и сделать отверстие. Сверло весьма травмоопасно и качество отверстия невысокое. Зато один универсальный инструмент занимает места в сумке меньше типового набора коронок.

Термосверло [Friction Drill Bit]

Этот тип сверла не вырезает сталь на месте будущего отверстия, он трением её разогревает до размягчения и формует отверстие с буртиком по краям. Термосверло придумано для работы с профильными стальными трубами для отверстий, куда будет вкручиваться крепёж. Сформированный в процессе буртик из металла даёт дополнительные 3-5 витков резьбы, что избавляет от необходимости ставить вытяжные гайки, и тем самым экономит деньги.

Сверло для квадратных отверстий [Mortising Bit]

Это не шутка. Трёхгранная фреза при помощи приспособления описывает такую траекторию, что выгрызает квадратное отверстие. Такие свёрла часто рассматриваются как технический курьёз и широкого распространения не получили. Для сверления квадратных отверстий сегодня применяются долбёжные свёрла на специализированных станках. Идея в том, что сверло по дереву делает круглое отверстие, а квадратная оправка-стамеска, не вращаясь, дорезает углы отверстия до квадратного сечения.

Сверло Форстнера [Forstner Drill Bit]

[закончились доступные медиаблоки, картинка не вставилась, смотрите последнюю карусельку]

Сверло по дереву благодаря своей форме и заточке отлично подходит для глухих отверстий, например, под чашки мебельных петель. Наличие цилиндрической части позволяет сверлу не отклоняться от оси и формировать гладкие стенки отверстия. Кроме того, центрирующий выступ у сверла форстнера короче аналогичных перьевых свёрл, что даёт гладкое дно глухого отверстия.

[закончились доступные медиаблоки, картинка не вставилась, смотрите последнюю карусельку]

Ступенчатое и бесступенчатое сверло [step drill]

Иногда его называют «морковкой». Используется с листовыми материалами, позволяя быстро сделать отверстие большого диаметра, при этом всего одним универсальным и компактным инструментом. Существуют как бесступенчатые варианты, так и ступенчатые — сверло опускают пока не получится нужный диаметр отверстия.

Самоцентрирующееся сверло [Self-Centering Drill Bit]

[закончились доступные медиаблоки, картинка не вставилась, смотрите последнюю карусельку]

Подпружиненная оправка на сверле позволяет просверлить точно по центру шаблона, например, при установке дверных петель. Наличие конусной формы наконечника гарантирует, что при приложении к отверстию шаблона (коим может быть и устанавливаемая петля) сверло будет сверлить по центру, и последующий крепёж не сместит петлю.

Не свёрла, но про них тоже нужно сказать

Существует ещё ряд инструментов, которые очень часто используются совместно со свёрлами, и стоит их хотя бы показать. Это:

Зенковки [Countersink]

[закончились доступные медиаблоки, картинка не вставилась, смотрите последнюю карусельку]

Это такая многолезвийная фреза, что позволяет снять фаску по краю отверстия, благодаря чему головка винта «впотай» спрячется в тело детали. Даже если просто будет чуть-чуть снята фаска, станет лучше. Краска ляжет ровно и не будет утончаться и затем отслаиваться по острому краю.

Цековки [Counterbore]

[закончились доступные медиаблоки, картинка не вставилась, смотрите последнюю карусельку]

Служит для той же функции — спрятать крепеж, но в отличие от зенковки создает цилиндрическое углубление.

Развёртка [Reamer]

Это многолезвийная фреза, которой проходят отверстия после сверла. Развёртка срезает оставленный припуск на обработку, и отверстие начинает сиять своей точностью и чистотой поверхности.

[закончились доступные медиаблоки, картинка не вставилась, смотрите последнюю карусельку]

Что ж, надеюсь ваш кругозор расширился. Добро пожаловать в комментарии обсуждать виды свёрл, которые я забыл. Например под конфирмат.

Телеграм канал мой в профиле.