Сверлением квадратных отверстий специальным 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.

Сверление квадратных отверстий в металле

К сожалению, мы не можем предложить Вам “Сверло для квадратных отверстий (Уаттса/Рело)”, но вы можете выбрать другой инструмент в нашем каталоге.

Содержание

Сверление квадратных отверстий в металле

Инструмент для сверления квадратных отверстий

Особенности применения сверл для квадратных отверстий

Что используют на производстве
Что используют в быту

Тема этой статьи — сверление квадратных отверстий в металле. Для этого есть различные способы. О том, как сделать квадратное отверстие в металле, мы расскажем ниже.

Фотография №1: квадратное отверстие в металлической заготовке

Инструмент для сверления квадратных отверстий

Для сверления квадратных отверстий применяют специальные сверла Уаттса. Они отличаются от обычных инструментов рабочими частями, имеющими особую конструкцию. В ее основе – треугольник Рело.

Изображение №1: треугольник Рело и его свойства

Эта фигура представляет собой пересечение трех равных кругов. Самое важное свойство треугольника Рело заключается в том, что если провести к такому треугольнику пару параллельных опорных прямых, то расстояние между ними будет всегда постоянным. Как видно на рисунке выше, если вращать треугольник Рело по траектории, описываемой 4-мя эллипсоидными дугами, получается квадрат с незначительными скруглениями в углах.

Наработки Рело использовал английский инженер Г. Уаттс. Именно он создал сверло для квадратных отверстий, названное в его честь — сверло Уаттса. Рабочая часть имеет вот такой профиль.

Изображение №2: сверло Уаттса и профиль его рабочей части

Особенности применения сверл для квадратных отверстий

Стандартные сверла Уаттса, предназначенные для сверления квадратных отверстий в металле, изготавливают из стали У8. Закалка производится до получения твердости инструментов в пределах от HRC 52 до HRC 56. В тяжелых условиях эксплуатации используют инструменты из легированной стали Х12. Твердость материала варьируется в пределах от HRC 56 до HRC 60.

Самая важная особенность применения этих сверл для квадратных отверстий на производстве и в быту заключается в необходимости использования дополнительных приспособлений для фиксации инструментов и перемещения рабочих частей по вышеописанной траектории.

Что используют на производстве

Для фиксации сверл для квадратных отверстий в металле на станках используют специальные шпиндели-переходники. Они состоят из:

корпусов;
зубчатых венцов;
переходников под основные шпиндели;
приводных шестерней;
шестерней зацепления;
качающихся втулок.

Изображение №3: сверление квадратного отверстия в металле на станке

Что используют в быту

При использовании дрелей сверла для квадратных отверстий закрепляют при помощи специальных рамок. Их соединяют с патронами карданными передачами. Для этого используют особые переходники, состоящие из:

корпусов;
плавающих хвостовиков;
качающихся колец;
сменных втулок;
опорных шариков;
крепежных винтов.

Изображение №4: принцип получения квадратных отверстий сверлами Уаттса в домашних условиях с применением обычных дрелей

Иные способы получения квадратных отверстий в металле

Кроме обработки заготовок сверлами Уаттса для получения квадратных отверстий в металле используют следующие методы и технологии.

Лазерная резка. Это наиболее эффективный способ получения квадратных отверстий в металле с заданными параметрами. Точность находится на максимальном уровне. Лазерная резка квадратных отверстий производится на сложных и дорогостоящих станках с ЧПУ.

Применение обычных сверл и напильников. Метод выглядит так.

На поверхность заготовки наносят разметку (вычерчивается квадрат).
В углах квадрата при помощи керна намечают центры вспомогательных отверстий.
Их высверливают сверлом малого диаметра.
При помощи крупного сверла удаляют большую часть материала внутри отверстия.
Углы и поверхности будущего квадратного отверстия выравнивают напильником.

Фотография №2: лазерная резка — самая эффективная технология!

Где купить приспособления для сверления квадратных отверстий в металле

К сожалению, мы не можем предложить Вам “Сверло для квадратных отверстий (Уаттса/Рело)”, но вы можете подобрать и купить другие сверла по металлу или подобрать другой инструмент из нашего каталога.

Сверление квадратных отверстий — сверло Уаттса и принцип треугольника Рёло

О том, как просверлить отверстие круглой формы, знает практически каждый, а про сверло для квадратных отверстий известно далеко не всем. Между тем просверлить отверстие квадратной формы можно как в изделиях из мягкой древесины, так и в более твердых металлических деталях. Для решения такой задачи используются специальные инструменты и приспособления, принцип действия которых основан на свойствах простейших геометрических фигур.

Принципы действия и конструкция

Для того чтобы просверлить квадратное отверстие, обычно используют сверло Уаттса, в основу конструкции которого положена такая геометрическая фигура, как треугольник Рёло. Одна из важнейших особенностей такой фигуры, представляющей собой область пересечения трех равных кругов, состоит в следующем: если к такому треугольнику провести пару параллельных опорных прямых, то расстояние между ними будет всегда постоянным. Таким образом, если двигать центр треугольника Рёло по траектории, описываемой четырьмя эллипсоидными дугами, его вершины будут вычерчивать практически идеальный квадрат, у которого будут лишь несколько скруглены вершины.

Свойство треугольника Рёло

Уникальные свойства треугольника Рёло позволили создать сверла для квадратных отверстий. Особенностью использования такого инструмента является то, что ось его вращения должна не оставаться на месте, а перемещаться по вышеописанной траектории. Естественно, этому перемещению не должен препятствовать патрон оборудования. При использовании такого сверла и соответствующей оснастки квадратное отверстие получается с идеально ровными и параллельными сторонами, но с немного скругленными углами. Площадь таких необработанных инструментом уголков составляет лишь 2% от площади всего квадрата.

Изготовление устройства для сверления квадратных отверстий

Используя сверла Уаттса, работающие по принципу треугольника Рёло, можно выполнять сверление квадратных отверстий в металлических заготовках даже на обычном станке, не оснащенном специальными насадками. Для того же, чтобы создать квадратное отверстие в деревянной детали, можно использовать и обычную дрель, но для этого ее необходимо оснастить дополнительными приспособлениями.

Изготовить несложное устройство, позволяющее просверлить квадратные отверстия в деревянных заготовках, можно по следующим рекомендациям.

Для начала, используя лист фанеры или деревянную доску небольшой толщины, необходимо сделать сам треугольник Рёло, геометрические параметры которого должны соответствовать диаметру применяемого сверла Уаттса.
Сверло надо жестко зафиксировать на поверхности изготовленного треугольника.
Чтобы треугольник Рёло и закрепленное на нем сверло перемещались по требуемой траектории, необходимо изготовить деревянную направляющую рамку. Во внутренней части рамки следует вырезать квадрат с геометрическими параметрами, полностью соответствующими размерам отверстия, которое вы собираетесь просверлить.
Рамка при помощи специальной планки фиксируется на дрели, при этом центр треугольника Рёло, помещаемого в направляющую рамку, должен совпадать с осью вращения патрона электроинструмента.
Для того чтобы сообщить сверлу для выполнения квадратного отверстия крутящий момент, но при этом не создать ограничений для перемещения инструмента в поперечном направлении, хвостовик соединяют с патроном дрели посредством передаточного механизма, работающего по принципу карданного вала грузового автомобиля.
Деревянную заготовку, в которой необходимо просверлить квадратное отверстие, следует надежно зафиксировать, при этом расположить ее так, чтобы центр будущего отверстия строго совпадал с осью вращения используемого для обработки сверла.

Чертеж деталей приспособления для сверления квадратного отверстия

Таблица 1. Размеры направляющих втулок

Таблица 2. Размеры сверл (нажмите для увеличения)

Собрав такое несложное устройство, надежно зафиксировав все элементы его конструкции и обрабатываемую заготовку, можно включать электрическую дрель и начинать процесс сверления.

Как уже говорилось выше, просверленное при помощи такого устройства квадратное отверстие будет иметь абсолютно ровные и параллельно расположенные стороны, но его угловые участки будут слегка закруглены. Решить проблему с закругленными углами несложно: можно доработать их при помощи обычного надфиля.

Следует иметь в виду, что используют вышеописанное приспособление, не отличающееся высокой жесткостью, для сверления отверстий квадратной формы в деревянных заготовках небольшой толщины.

Сверло Уаттса и сделанное с его помощью квадратное отверстие в металлической заготовке

Сверление квадратных отверстий. Сверло Уаттса. Треугольник Рёло.

При выполнении различных слесарных и ремонтных работ иногда возникает необходимость выполнить в металлической заготовке отверстие квадратного сечения. Если для получения круглых отверстий используется стандартный набор инструмента, который имеется под рукой у каждого мастера, то для квадратного профиля нужен специфический инструмент.

Конечно, не имея в наличии соответствующего инструмента, можно получить квадратное отверстие высверливанием круглого с последующей ручной обработкой до квадратного профиля. Но такой способ является малопроизводительным, трудоемким и не позволяет получить точные форму и размеры необходимого профиля.

Для получения качественного профиля наиболее часто сверление квадратного отверстия производят с применением сверла Уаттса, работа которого основывается на особенностях перемещения геометрической фигуры, которая называется треугольник Рело. С технической точки зрения такое сверло правильнее называть фрезой. Использовать напрямую с дрелью сверло Уаттса не получится, потребуется дополнительно специальный переходной шпиндель, который обеспечит необходимую траекторию движения инструмента.

О сверле Уаттса и треугольнике Рёло

Для того чтобы понять, как работает сверло Уаттса, нужно выполнить небольшой экскурс в геометрию. Еще в 15 веке математиков заинтересовали интересные свойства плоских фигур с равной толщиной. Наиболее известной такой фигурой является окружность. Другой простой фигурой из данного ряда является скругленный треугольник.

Данная фигура получается так. За основу берется равносторонний треугольник. Затем из каждой вершины треугольника прочерчивается окружность радиусом равным стороне треугольника. В итоге получится новая фигура с дугообразными сторонами (сморите рисунок ниже).

Немного позже ученый Л. Эйлер обратил внимание на интересную траекторию вращения скругленного треугольника. Затем инженер Рело увидел, что при определенном способе вращения фигуры, траектория ее вершин описывает форму очень близкую квадрату. Для этого необходимо производить вращение с некоторым эксцентриситетом. При таком движении лишь во внутренних углах полученного квадрата образуются незначительные скругления. Такой треугольник сегодня известен под названием треугольник Рело.

В начале 20 века английский ученый Уаттс смог изобрести и запатентовать техническое решение, которое бы обеспечило такое движение металлорежущего инструмента, чтобы в итоге в обрабатываемой детали получилось квадратное отверстие. Получившийся в итого инструмент стал носить название сверло Уаттса.

Классификация сверл для квадратных отверстий

В современной металлообработке практически весь режущий инструмент, который применяется для получения квадратных отверстий, работает по принципу вращения треугольника Рело. Сверло Уаттса (или как его еще иногда называют сверло Рело) позволяет получить квадратные отверстия различных размеров в металлических деталях различной толщины. Классифицируют данный инструмент по его размерам, материалу изготовления, конструкцией хвостовика.

Сверло Уаттса по металлу обязательно должно быть изготовлено из быстрорежущей стали. Такой инструмент имеет маркировку HSS (High Speed Steel). Для инструмента отечественного производства применяют инструментальную сталь У10 либо легированные стали Х12 и Х12МФ. Твердость инструмента должна иметь значение от 52 до 60 HRC. Квадратное сверло может иметь различный диаметр в зависимости от размера стороны квадрата.

Отметим, что купить сверло Уаттса довольно непросто. Не стоит ожидать, что его можно будет найти в каждом магазине металлорежущего инструмента. Возможно, придется приобретать его на заказ в крупном магазине инструмента или покупать в интернет магазине.

Особенности сверления квадратных отверстий в дереве

В мебельном производстве часто соединение деталей выполняют по системе шип-паз. Это соединение предполагает наличие в комплектуемых деталях пазов квадратного профиля. Для получения отверстий в древесине применяют специальное квадратное сверло по дереву. Оно представляет собой комплект долбежного инструмента. Он состоит из внутреннего сверла по дереву и надеваемого на него долота. Обычно диаметр сверла колеблется в пределах от 6 до 18 миллиметров. Хвостовик обычно идет диаметром 19 миллиметров. Такие комплекты могут быть установлены на долбежно-сверлильные станки.

Принцип действий и конструкция сверла Уаттса

Сверление квадратных отверстий при помощи сверла Уаттса основано на принципе вращательного движения треугольника Рело по специфичной эксцентрической траектории.

Форма сверла не повторяет в точности скругленный треугольник, но своими режущими кромками вписывается в его форму.

Сверло имеет такую форму вырезов для того, чтобы отводить стружку из рабочей зоны, а также максимально снизить момент инерции инструмента. К тому же уменьшение массы инструмента способствует снижению нагрузок на шпиндель металлорежущего станка, а заостренные кромки повышают режущие возможности сверла.

Кроме сверла Уаттса для работы обязательно понадобится переходной шпиндель, который обеспечит попеременное смещение центра инструмента и задаст нужную для работы траекторию.

Он состоит из переходного крепления для соединения со шпинделем станка, зубчатого венца, приводной шестерни и шестерни зацепления, а также качающихся втулок. Для использования квадратного сверла с бытовым электроинструментом производители выпускают специальные накладные шаблоны с карданной передачей.

Принцип действий и конструкция треугольник Рело

Треугольник Рело представляет собой плоскую геометрическую фигуру. Она образуется при соединении вершин равностороннего треугольника дугами окружностей, проведенными из каждой вершины этого же треугольника.

Особенность треугольника Рело состоит в том, что при совершении качательного движения его вершины описывают траекторию почти идеального квадрата.

Единственным недостатком такого вращения треугольника Рело является то, что в углах квадрата остаются небольшие скругления.

При необходимости получения квадратного отверстия с внутренними углами 90 градусов его придется доработать. Это можно сделать вручную с помощью напильников и рашпилей либо на долбежных станках.

Альтернативные варианты для проделывания квадратного отверстия

Хотя сверло Уаттса является наиболее производительным и точным инструментом для получения квадратных отверстий, нужно еще рассказать, как просверлить квадратное отверстие другими способами.

Для этого существует несколько неплохих методов. При работе с квадратными сверлами полученное в заготовке отверстие будет иметь закругления небольшого радиуса, которые затем необходимо устранять другими операциями. К тому же, нет возможности работы с деталями значительной толщины.

Квадратное сверло или как просверлить отверстие квадратной формы разными способами

Чтобы просверлить круглое отверстие, понадобится воспользоваться дрелью и сверлом. Как это сделать — известно практически всем. Однако часто в домашнем хозяйстве возникает необходимость сверления квадратных отверстий. Для реализации этой задачи понадобится воспользоваться специальным квадратным или долбежным сверлом. Его еще называют долото или фрезой, позволяющей получать проемы соответствующей формы. Что собой представляет фреза, и как ею пользоваться, знают далеко не многие.

Конструктивные особенности и принцип работы квадратных сверл

Для сверления квадратных отверстий применяется специальная насадка для дрели. Эта насадка называется сверлом Уаттса, которая имеет форму треугольника. Главная особенность этой насадки в том, что наконечник в виде треугольника Рёло (назван в честь основателя) имеет область пересечения трех равных кругов.

Именно за счет специальной треугольной формы наконечника фрезы получается квадратная форма проема в поверхности обрабатываемого материала. Принцип получения такой формы отверстия посредством применения треугольного сверла заключается в следующем:

Центр треугольника движется по своей траектории, повторяя при этом движения
Получить такую траекторию удается за счет эллипсоидных дуг в центральной части сверла
Грани треугольника будут перемещаться по аналогичной траектории, повторяя форму квадрата со скругленными гранями

На основании треугольника Рёло была изготовлена специальная насадка, посредством которой можно просверлить круглое отверстие с закругленными углами. Центральные эллипсоидные дуги треугольника — это есть ось, которая не остается на месте, как в случае с обычным круглым сверлом, а перемещается по соответствующей траектории. Главный недостаток применения таких насадок заключается в том, что получаемое отверстие в виде квадрата имеет закругленные углы. Конструкция сверла Уаттса, в основе которого лежит треугольник Рёло, представлена на фото ниже.

Высверливание проема осуществляется посредством трех боковых частей, которые имеют заточку. Когда сверло начинает двигаться, центральная часть осуществляет вращательное действие, а боковые грани повторяют качательные движения.

Насадка состоит из хвостовой и рабочей части. Хвостовик предназначен для закрепления насадки в патроне инструмента, а рабочая часть осуществляет основную работу — высверливает квадратный проем. Рабочая часть состоит из головки (она же называется долотом) и спирали, как на обычном сверле. Конструктивным элементом сверла также является держатель, который представляет собой оправку. В этой оправке перемещается сверло, тем самым исключая его хаотичное движение. Оправка имеет отверстие, через которое происходит удаление стружки.

Рабочая часть имеет специальные канавки, предназначенные для отвода стружки из зоны реза. Эти канавки также снижают нагрузку на патрон, тем самым повышая эффективность реза, и уменьшая величину инерции. Принцип работы квадратного сверла показан на видео.

Это интересно! В отличие от обычных сверл, квадратные насадки испытывают большие нагрузки, поэтому они имеют меньший срок службы. Для увеличения эксплуатационного ресурса рекомендуется при сверлении пользоваться специальными жидкостями. Эти жидкости не только обеспечивают охлаждение, но еще и снижают величину трения, тем самым исключая быстрое притупление граней сверла Уаттса.

Классификация сверл для квадратных проемов

Название «квадратное сверло» происходит от того, какую форму отверстия насадка способна просверлить. Внешне такие сверла имеют вид треугольника (наконечник), но с их помощью удается получать проемы квадратной формы. Классифицируются рассматриваемые насадки по ряду следующих признаков:

Тип рабочего материала — это может быть древесина, металл или пластик
Материал, из которого изготовлена насадка. В зависимости от того, в каком материале необходимо получить квадратный проем, насадки изготавливаются из легированной, углеродистой или быстрорежущей стали
Тип производства насадок — они бывают двух видов: цельные и составного типа. Составные насадки имеют шарнирный (карданный) хвостовик, посредством которого снижается нагрузка на патрон инструмента. Сегодня карданные насадки встречаются крайне редко
Форма хвостовика — в зависимости от этого параметра можно использовать насадки на дрелях, сверлильных станках и прочих видах оборудования. Сверла Уаттса выпускаются с цилиндрическим, коническим и шестигранным хвостовиком. Фрезы с коническими хвостовиками устанавливаются напрямую в патрон сверлильного станка, а цилиндрические и шестигранные насадки требуют применения специального патрона для закрепления
Длина сверла — они бывают длинные, средние и укороченные
Класс точности — нормальный и повышенный
Диаметр — зависит от того, какой размер квадрата необходимо получить в итоге
Длина рабочей части — еще один важный параметр, который отвечает за возможность сверления соответствующих отверстий с разной степенью углубленности
Конструкция — фрезы для квадратных отверстий бывают с накладной рамкой, а также переходником или без него

Квадратные сверла отечественного производства выпускаются с соблюдением стандартов ГОСТ 886-77, ГОСТ 4010-77 и ГОСТ 10902-77. Однако большой популярностью пользуются сверла зарубежного производства, которые изготавливаются с соблюдением соответствующих стандартов. Маркировка указывается на хвостовой части фрезы, где представлена такая информация, как диаметр, материал изготовления и наименование компании.

Выбор фрезы под сверление квадратных проемов

Какие трудности могут возникнуть при выборе сверла под квадратное отверстие? Казалось бы, что никаких трудностей вовсе не возникнет. Нужно только прийти в магазин, и сообщить продавцу размер и форму проема, который необходимо получить в итоге. При покупке долбежной фрезы понадобится уделить внимание следующим техническим параметрам:

Производитель — рассматриваемые устройства изготавливают все современные фирмы, причем не только отечественные, но и зарубежные. Цены таких сверл отличаются в зависимости от того, кто является производителем. Не всегда высокая стоимость товара говорит о его качестве, поэтому выбирать необходимо в зависимости от того, как часто планируете пользоваться насадкой. Если часто, то лучше отдать предпочтение изделиям производителя Rapid. Китайские насадки стоят дешевле, поэтому для продолжительного применения они не рассчитаны
Длина сверла — зависит от того, какой глубины проем необходимо получить в итоге. Наиболее распространенные варианты фрез по длине от 160 до 225 мм
Размер квадратного отверстия — все зависит от поставленной задачи. Насадки в зависимости от размера оправки имеют соответствующие параметры. Надо понимать, что это один из главных параметров. Долото насадки всегда имеет меньший диаметр, чем размер оправки
Тип хвостовика — на этот параметр важно обратить внимание, так как закрепить сверло с конусным хвостовиком в патроне дрели не получится
Предназначение — в зависимости от того, какой материал планируется обрабатывать — сталь или древесину. Для стальных заготовок применяются изделия из высоколегированной и быстрорежущей стали, а для древесины выпускаются насадки из углеродистой стали

Размер сверла	d, мм	B, мм	L, мм	C, мм	D, мм	E, мм
6х6	4	45	160	115	6	19
8х8	5,7	50	205	135	8	19
10х10	6,8	50	205	140	10	19
12х12	9,5	70	210	140	12	19

На основании вышеуказанных параметров следует выбирать сверла под квадратные проемы. Для начала определитесь с размером необходимого отверстия, а также его шириной.

Это интересно! Для сверления квадратных отверстий в металлических заготовках рекомендуется использовать специализированное оборудование. Дрелью можно просверлить проем в деревянной детали, но с обязательным применением держателя.

Как просверлить квадратное отверстие дрелью или инструкция по изготовлению держателя

Сверла для квадратных отверстий отличаются от обычных насадок. Причем отличие заключается не только в конструкции, но и особенностях применения фрез. Если надо проделать квадратный проем в деревянной или металлической заготовке, то для этого понадобится воспользоваться специальной долбежной фрезой. Она предназначена для работы совместно со специальными инструментами — сверлильные станки. Для реализации задачи также можно воспользоваться обычной дрелью.

Перед тем, как сверлить квадратные отверстия дрелью, понадобится изготовить специальное приспособление — держатель, посредством которого осуществляется фиксация оправки к инструменту. Если пришлось купить сверло для квадратных отверстий такого типа, как показано на фото ниже, то просверлить проем с его помощью дрелью без специального приспособлений невозможно.

Связано это с тем, что оправка должна упираться непосредственно в сам патрон. Хвостовик насадки имеет удлиненную конструкцию, поэтому обеспечить эффективное сверление отверстия не удастся, если оправка не будет зафиксирована в просверливаемой поверхности. Чтобы просверлить дрелью квадратный проем, необходимо изготовить держатель для дрели своими руками. Внешний вид самодельного держателя показан на фото ниже.

За счет этого приспособления можно просверлить квадратное отверстие, используя обычную дрель или перфоратор с цанговым трехкулачковым патроном. Чтобы самостоятельно изготовить держатель, понадобится воспользоваться подручными средствами, а именно:

Металлические трубки, внутренние диаметры которых зависят от размера используемого инструмента и насадки
Стальные пластинки толщиной не менее 4 мм
Болты, гайки и рукоятка от дрели или болгарки

Принцип изготовления держателя на дрель для сверления квадратных отверстий имеет следующий вид:

Подробный процесс описания по изготовлению приспособления под квадратные фрезы представлен в видео материале.

Такое приспособление исключает необходимость применения специальных дрелей, и позволяет просверлить квадратное отверстие необходимого размера. Недостаток такого приспособления в том, что крепежный хомут для оправки необходимо менять в зависимости от используемого диаметра сверла.

Как просверлить квадратное отверстие без специального сверла

Чтобы просверлить проем квадратной формы в материале, вовсе не обязательно для этого использовать специальное сверло. До того, как появились специальные насадки, мастера пользовались простым проверенным способом. Этот способ заключается в использовании обычных сверл по металлу или по дереву (в зависимости от того, какой материал необходимо обрабатывать). Если возникла потребность сверления квадратного отверстия, но при этом отсутствует специальное сверло, то реализовать процесс можно следующим способом:

Первоначально нужно нанести разметку будущего квадрата на поверхности материала
После этого на углах разметки керном наметить точки, по которым осуществляется сверление круглых отверстий
После высверливания сквозных отверстий по периметру разметки необходимо воспользоваться сверлом такого диаметра, чтобы удалить внутреннюю часть путем высверливания
Далее остается только поработать напильником, чтобы выровнять углы получившегося квадрата

Эта процедура вовсе не трудная, но занимает много времени. Однако она является отличной альтернативой квадратным сверлам, после применения которых также не избежать применения напильника, чтобы выровнять углы. Этот метод получения квадратных проемов очень популярен, и применяется даже сегодня. Если нужно быстро сделать в заготовке квадратное отверстие, то надо просверлить первоначально круглое отверстие, а затем воспользоваться напильником, обточив грани, и получив при этом нужную форму.

Это интересно! Достоинство этого метода в том, что таким способом можно получить квадратные проемы разных размеров. Чтобы просверлить квадратные проемы разных размеров специальными сверлами, понадобится иметь в распоряжении насадки соответствующих параметров.

Бытовые сверла для сверления квадратных отверстий

Для сверления квадратных отверстия в домашнем хозяйстве можно приобрести специальное сверло с накладной рамкой. Сверла с такими рамками называют бытовыми, так как они предназначены непосредственно для сверления проемов дрелью или перфоратором, то есть, бытовых электроинструментов.

Рамка представляет собой оправку, которая исключает хаотичное движение сверла. С патроном сверло соединяется при помощи карданной передачи, что исключает увеличение нагрузки, приходящейся на патрон инструмента. Размер рамки говорит о глубине получаемого отверстия, поэтому чем больше внутреннее отверстие оправки, тем большего размера получается квадратная форма. Рамка соединяется с корпусом дрели или перфоратора посредством специального стального хомута.

Это интересно! Для изготовления рассматриваемых фрез применяется сталь марки У8, которая подвергается закалке до показателя твердости 52-56 HRC. Для работы с высокопрочными материалами применяется легированная сталь Х12, которая проходит термическую обработку, и закаливается до 56-60 HRC.

В завершении стоит отметить, что если возникла необходимость получить квадратное отверстие в заготовке, то сделать это можно без применения специальных фрез. В этом вопросе помогут обычные сверла и напильник. Однако если стоит вопрос о необходимости частого сверления квадратных отверстий в большом количестве, то здесь поможет только специальная насадка, закрепленная в патроне инструмента.

Фреза для квадратных отверстий — классификация и варианты сверления

Статья расскажет о том, как работает сверло для квадратных отверстий и как обращаться с такой насадкой. Даются подробные технологии изготовления держателя под квадратное сверло и вспомогательной деревянной рамки – элементов, которые упростят процесс сверления профилей нужной формы.

Принцип действия и устройство сверла под квадратные отверстия

Самый простой способ выполнения квадратного отверстия в поверхности – просверлить круглое, а затем вручную подогнать под квадрат. Но, на самом деле, у такого варианта одни минусы:

трудоёмкость;
низкая производительность;
ровными углы и стороны всё равно не получится сделать.

Чтобы получить действительно ровный и аккуратный профиль, стоит пойти другим путём – применить со сверлящим станкомспециально сделанное под эти задачи сверло Уаттса. Правильнее будет назвать его фрезой, но в народе и среди производителей эта оснастка укоренилась именно как сверло.

Принцип вращения сверла

Значение геометрии в сверле Уаттса

В основе работы сверлящего бура для квадратных отверстий лежит принцип скругленного треугольника Рёло. Эта геометрическая фигура получается следующим образом:

Чертится равносторонний треугольник.
Из каждой его вершины циркулем проводится окружность радиусом равным длине стороны.
В месте, где три новых круга пересекаются друг с другом, получается равносторонний треугольник уже с выпуклыми дугообразными сторонами.

Если вращать получившуюся фигуру с определённым отклонением от круговой орбиты – так называемым эксцентриситетом – её вершины описывают траекторию, очень похожую на квадрат. При движении центр бура не статичен, как в обычных спиральных свёрлах, а описывает кривую из четырёх эллипсоидных дуг. При этом, сама центральная ось даёт неизменное вращение, а три боковые части выполняют циклические качающиеся движения. За счёт этого режущий элемент может высверливать отверстия квадратной формы, и только внутренние углы остаются слегка округлёнными, нуждаясь в небольшой доработке. В этом единственный недочёт таких свёрл.

Конструкция

Сверлящая насадка состоит из хвостовика и рабочей части. Хвостовик крепится в патроне сверлильного инструмента. Рабочая часть включает в себя режущую головку со спиральной резьбой, а также специальный держатель и оправку.

Бурящая насадка и держатель

Этого элемента нет в конструкции обычных свёрл и фрез. Оправка – необходимая часть оснастки, потому что она:

удерживает фрезу от хождений, люфтов;
содержит отверстия, через которые вылетает накопившаяся стружка;
уменьшает инерцию и, соответственно, снижает нагрузку на сверло, что прямо влияет на срок его службы.

Совет! Чтобы фреза для квадратных отверстий прослужила дольше, при сверлении рекомендуют использовать специальные жидкости для охлаждения и снижения трения.

Классификация

Свёрла и фрезы для квадратных отверстий классифицируются по разным параметрам. Данные сведены в общую таблицу.

Характеристика	Виды
Материал, с которым предстоит работать	По дереву, пластику, металлу
Материал сверла	Сталь легированная, углеродистая, быстрорежущая, сплавы
Конструкция насадки	Цельные и составные. Второй вид для снижения нагрузки на патрон оснащён шарнирным хвостовиком, сейчас встречается редко
Форма хвостовика	Конус, цилиндр, шестигранник. Конический хвостовик закрепляется в родном патроне сверлящего инструмента. Для цилиндрического и шестигранного нужно приобрести специальный патрон.
Длина сверла	Основные стандарты – 50, 60, 75, 85, 90 мм
Диаметр	В соответствии с длиной сверла – 9, 16, 23, 28, 33 мм
Класс точности	Нормальный или повышенный
Длина рабочей части	Короткая, удлинённая, длинная
Наличие дополнительных деталей насадки	Накладная рамка, переходник, или без них

К сверлу Уаттса, как конкретной разновидности буров для квадратных профилей, есть несколько требований по материалу:

Быстрорежущая сталь с маркировкой HSS, что означаетHighSpeedSteel.
Допускается также легированная сталь марок Х12 и Х12МФ и инструментальная У10.
Показатель твёрдости должен быть в пределах 52-60 HRC.

Важно! Маркировка наносится на хвостовик фрезы и содержит информацию о производителе, материале, диаметре.

Квадратные свёрла разных размеров

Сверление квадратных отверстий дрелью

Для выполнения квадратных отверстий в деревянной или металлической поверхности используют специальные сверлильные станки с долбящими фрезами. Можно также применять обычную дрель или перфоратор. Перед началом работ нужно изготовить дополнительное приспособление – держатель, обеспечивающий надёжную фиксацию оправки сверла. Такой держатель нетрудно сделать своими руками из стальных пластин. Оправка должна твёрдо упираться в патрон дрели: только в этом случае квадратное сверло получит правильную траекторию движения и сможет делать отверстия нужной формы. Для этого и требуется ставить держатель на сверлящий инструмент.

Держатель оправки — красный

Кроме того, применяется метод сверления квадратных отверстий дрелью с помощью самодельного треугольника из фанеры и направляющей рамки.

Важно! Перфоратор нужен с трёхкулачковым зажимным патроном, а не с быстрозажимным.

Что нужно под рукой

Для изготовления держателя оправки своими руками понадобятся следующие подручные средства:

Металлические трубки разных внутренних диаметров. Эти параметры напрямую зависят от размеров сверлящего инструмента и рабочей насадки.
Стальные пластины толщиной от 5 мм.
Болты, гайки;
Рукоятка от дрели.

Алгоритм изготовления держателя

Работа выполняется так:

Первый шаг – изготовление кронштейна для насадки. Берут 2 металлические трубки разных диаметров, и меньшую приваривают перпендикулярно к более широкой.

Приваренную маленькую трубку разрезают поперёк ровно посередине – получается хомут.
К одному из концов этой же более узкой трубки приваривают гайку.
К рукоятке приваривают болт, на резьбу надевают ещё одну гайку, и вставляют конструкцию внутрь узкой трубки с конца, упомянутого в предыдущем пункте. Надетая гайка служит для закручивания рукоятки.

Внутрь широкой трубки приваривается оправка квадратного сверла.
Далее делается крепление для дрели – такой же хомут. Для него требуется металлическая трубка уже большего диаметра.
Теперь нужно объединить оба хомута двумя стальными пластинами методом сваривания. Предварительно в пластинах вырезаются пазы – по ним будет ходить оправка. Величина смещения будет зависеть от того, насколько глубоко бур погружается в обрабатываемую поверхность.

Можно проверять собранную конструкцию на работоспособность.

Метод высверливания квадратных отверстий с помощью рамки

Для выполнения квадратных профилей в древесине небольшой толщины можно использовать стандартную дрель, однако серьёзно усовершенствованную дополнительными приспособлениями. Работы выполняются по такому алгоритму:

На листе фанеры или нетолстой деревянной доске размечается треугольник Рёло нужных размеров. Принцип его начертания был описан в начале статьи. Готовая фигура вырезается из листа.
Сверло дрели необходимо надёжно закрепить в центре деревянного треугольника Рёло.
Для того, чтобы насадка вращалась и качалась именно так, как нужно, требуется дополнительный элемент – направляющая квадратная рамка. Вырезается из дерева в соответствии с размером стороны будущего отверстия. Толщина рамки задаёт возможную глубину высверливаемой дырки.

Нужно также изготовить планку, посредством которой рамка будет надёжно статично закреплена хомутом на валу дрели. Цель – добиться полного совпадения центра треугольника Рёло, вращающегося внутри рамки, с осью вращения патрона электроинструмента.

Чтобы придать буру крутящий момент и одновременно обеспечить его свободное хождение вдоль и поперёк, нужен дополнительный переходник с передаточным механизмом от патрона к хвостовику сверла. Этот переходник работает по принципу карданного вала в автомобиле. Помимо корпуса и свободно ходящего хвостовика, состоит из качающегося кольца, крепёжных винтов и опорных подшипников.
Деревянная заготовка, в которой будет сверлиться дырка, фиксируется перед рамкой так, чтобы центр будущего квадратного профиля чётко совпадал с осью вращения бурящей насадки.
Закруглённые внутренние углы готового квадрата доводятся надфилем до прямоугольного вида.

Важно! Из-за недостаточной жёсткости конструкции такой метод нельзя применять для работ по металлу.

Как ещё можно сверлить квадратные отверстия

Сверло Уаттса – основной, но не единственный способ выполнения отверстий квадратной формы. На практике применяют ещё несколько способов. У многих из них общий недочёт – те же закруглённые внутренние уголки, не такие аккуратные, как при обработке фрезой Уаттса. Их нужно дополнительно рихтовать. А вот и эти запасные методы:

Лазерная резка. Даёт высокую точность просверливания. Но для такой работы требуется дорогое сложное оборудование.
Вырезание в рабочей поверхности круглого отверстия стандартным сверлом. За ориентир берётся диаметр окружности, вписанной в квадрат нужных размеров. После этого долотом и напильником по заранее намеченному контуру формируются квадратные углы.
При работе с металлом небольшой толщины применяют специальные пробойники с квадратом в сечении основания. Максимальный размер – 70х70мм, толщина – до 20 мм. В наборе, как правило, идёт несколько артикулов. Кроме пробойника, там также есть матрица, кольцо-держатель, ограничитель и направляющая втулка. Для лучшего воздействия пробойника на обрабатываемый материал используют гидравлический домкрат. Так отверстия получаются более ровными, без зазубрин.

Ещё один способ для металла – выжигание квадратного профиля необходимого размера с помощью сварочного инвертора. Для этого предварительно нужно приобрести квадратную заготовку из графита марок МПГ или ЭЭГ размера того же, какой будет у будущего отверстия. Размечается окружность, в которую должен быть вставлен квадрат графитовой заготовки. Её надёжно закрепляют, а обваривают по периметру. После этого графитовая заготовка извлекается, а полученное отверстие дорабатывают до надлежащего вида.

Сверление квадратных отверстий помощью кернера

Если под рукой нет сверла Уаттса для квадратных отверстий, применяют ещё один способ получить профиль нужной формы. Используются стандартные свёрла для металлических или деревянных поверхностей, а также кернер – слесарный инструмент для разметки. Суть метода в следующем:

На рабочей поверхности размечается будущее отверстие.
В углах квадрата кернером намечаются точки. По ним сверлятся круглые отверстия.
Далее нужно выполнить сквозные отверстия по периметру разметки. Внутренняя часть убирается путём высверливания, но для этого стоит использовать сверло подходящего диаметра.
Внутренние углы получившегося квадратного профиля дорабатываются напильником или надфилем.

Метод нетрудный, но забирает время. Тем не менее, многие пользуются им до сих пор как альтернативой сверлу Уаттса.

Интересно! Специальная фреза с треугольником Рёло выполнит отверстие только того диаметра, на которое рассчитана. Приведенным же способом можно делать квадратные профили разных размеров.

Сделать квадратное отверстие в металлической или деревянной поверхности поможет специальное сверло Уаттса с выпуклым треугольником в основании. Для работы можно применить дрель либо перфоратор, но с дополнительной оснасткой – держателем оправки сверла или направляющей рамкой.