Сверлить чем: Чем правильно сверлить различные материалы?

Чем правильно сверлить различные материалы?

При различные ремонтно-строительных работах будет полезно знать как правильно сверлить разнообразные материалы, такие как: латунь, алюминий, бетон, бронза, нержавеющая сталь, керамика, листовой металл, пластик, камень и дерево.

Интернет-магазин «Артисс» в данной статье предлагает Вам основные способы сверления для самых распространенных материалов. Ведь каждый материал имеет свои химические и физические характеристики, поэтому универсального способа сверления не существует.

Итак, перед сверлением подбираем необходимое сверло, которое подходит именно для данного материала. Далее необходимо наметить место сверления. Специальным кернером возможно разметить такие материалы как металл, керамика, стекло и камень. Следует обратить внимание, что для металла и стекла существуют разные кернеры. Например, на металле разметка сверления делается ударом, а для стекла и керамики достаточно аккуратно процарапать незначительную отметку. А вот для древесины достаточно просто продавить верхний слой сверлом.

Что и как сверлим?

Керамика и камень

Конечно же у каждого мастера существует свой способ сверления плитки. Наш интернет-магазин ARTiss постарался обобщить все и привести к общему варианту сверления плитки. Сверлить уже уложенную плитку стоить только вращением. Самого начала специальным кернером проделывается лунка, далее сверлом по бетону сверлится центрирующее отверстие, затем уже чистовым сверлом высверливается окончательное отверстие.

Но перед сверлением следует учесть несколько нюансов:

• отверстие делается на расстоянии от края плитки не меньше 15 мм;
  
• смочите плитку и сверло водой, дабы избежать перегрева;
  
• место сверления обклейте монтажной лентой;
  
• начинать сверление необходимо с минимальных оборотах, в дальнейшем постепенно их наращивать;
  
• сверлить только специальными сверлами и коронками, лучшим вариантом будет с алмазным напылением.
  

Латунь, сталь, бронза

Когда металл имеет обычную вязкость, сверлить следует на средних оборотах (400-1000 об/мин, в зависимости от диаметра отверстия). Обращаем особое внимание, что показатель скорости в данном случае имеется в виду на холостом ходу. При сверление металла, дрель сама понизит скорость, за счет силы трения и нажима на инструмент. Помните, что даже небольшие отверстия необходимо сверлить с двух рук, так Вы контролируете правильную силу нажима.

А как же определить правильное давления на дрель? Все очень просто, достаточно взглянуть на стружку. Когда давление слишком большое, то стружка — толстая и завитая спирально. При нормальном давление стружка тонкая и хрупкая.

Железобетон и бетон

Лучшим вариантом для сверления бетона — сверло SDS. При сверление бетона используйте сверлильно-ударный режим перфоратора или дрели. Помните, что при сверление железобетона есть вероятность попадания на металлическую арматуру. Следовательно необходимо специальным обнаружителем определить места залегания арматуры и только потом приступать к сверлению. Когда необходимо просверлить отверстие под розетку нужно воспользоваться специальными сверлами-коронками.

Алюминий

Так как алюминий — мягкий металл, при этом имеет очень низкие температуры плавления. Все это приводит к тому, что при сверлении края алюминия оплавляются, из-за чего сверло зажимается и отверстие получается неаккуратным. Несколько советов при сверлении алюминия:

• сверлить на низких оборотах;
  
• охлаждать металл водой или машинным маслом;
  
• сверлить без нажима на дрель;
  
• использовать острое сверло, заточенное на специальном станке или с заводской заточкой.
  

МДФ, древесина

Использовать лучше всего специальное спиральное сверло (400-600 об/мин) или же перьевое (200-500 об/мин). Если же порода дерева плотная, то можно применять центрирующее сверло. Сверлить дерево следует без большого нажима, так как материал очень мягкий.

Помните, что при сверлении важно не только подобрать подходящий сверло под конкретный материал, но и правильно работать им. Иначе существует вероятность не только испортить коронки и сверла, но и материал, который Вы сверлите.

Как и чем сверлить разные стены

Артем Егоров, руководитель компании Mebelarty, помогает разобраться, как правильно сверлить стены из разных материалов, получать отверстия нужных диаметров и избегать трещин и сколов.

Что подготовить для работы

• Электроинструмент для сверления: дрель или перфоратор. Его можно приобрести или взять напрокат.
• Набор сверл — в зависимости от того, в какой стене будете делать отверстие. Или набор коронок.
• Тестер для обнаружения скрытой проводки и портативный металлодетектор, чтобы проверить, есть ли в стене металлическая арматура.
• Пылесос для сбора пыли, лучше профессиональный строительный. Обычный бытовой пылесос будет быстро забиваться крупными частицами и отходами.
• Закрытую обувь и перчатки, чтобы избежать травм.
• Очки, маску или респиратор, чтобы защитить органы дыхания от пыли.

Тестер для обнаружения скрытой проводки

Как сверлить кирпич

Чтобы не расколоть кирпич при сверлении, важно учитывать его структуру. Кирпичи бывают полнотелые, с объемом пустот не более 13%, и пустотелые — более пористые и легкие.

Пустотелый кирпич нужно сверлить дрелью или перфоратором в безударном режиме, иначе можно повредить поверхность. Для полнотелых лучше использовать перфоратор и включать ударный режим, но не сразу, а после того, как сверло углубится на 0,5 см.

Универсальное сверло для всех видов кирпича — перьевое сверло по керамограниту. Оно справится с кирпичом любой плотности и твердости.

Как сверлить кирпич, чтобы его не испортить

Как сверлить плитку

Для плитки понадобится дрель или перфоратор. Если нужно сделать отверстия под дюбель, подойдут копьевидные сверла по кафелю, стеклу и керамике. Наконечник в форме копья или пера уменьшает площадь соприкосновения с поверхностью плитки, поэтому можно прикладывать меньшую силу, чтобы сделать отверстие. Так снизятся давление на плитку и угроза ее повредить.

Чтобы сделать отверстие под розетку или трубу, нужно использовать алмазную коронку по бетону или керамограниту.

Важно следить, чтобы во время работы плитка не перегревалась, иначе ее поверхность может растрескаться. Охлаждать сверло в воде нужно каждые 15–20 секунд. Когда сверло упрется в стену, его нужно заменить на сверло для бетона или кирпича.

Следует работать на низких оборотах инструмента и контролировать силу нажатия, чтобы плитка не треснула.

Как просверлить плитку, чтобы она не треснула

Как сверлить бетон

Бетон проще сверлить ударной дрелью или перфоратором. Возвратно-поступательные удары сверла пробивают бетон и извлекают при вращении образующуюся крошку. Обычной дрелью придется работать дольше, потому что бетон сверлить труднее, чем дерево или металл.

Артем Егоров

Перед сверлением и штраблением стен проверьте тестером для обнаружения проводки, не будут ли задеты провода. На одном из объектов строители, нарушая ГОСТы и СНиПы, протянули кабель наискосок. При штраблении мы попали в провод. Пришлось вызывать электрика, который вскрыл и устранил пробитие. С тех пор пользуемся хорошим детектором. Это очень выручает на объектах, где нет схемы электропроводки. Кроме того, с помощью металлодетектора посмотрите, будет ли на пути сверла арматура. Если да, то вам понадобится алмазная коронка или сверло по металлу. Как только сверло по бетону дойдет до арматуры, замените его на сверло по металлу.

Для сверления бетона подойдут такие насадки:

• Сверла по бетону с твердосплавными наконечниками — например, из победита. На упаковке может быть указано «ударные сверла». Они выдерживают нагрузку, которая возникает при ударном сверлении крепкого бетона.
• Зубчатые насадки для работы в ударном режиме.
• Алмазные коронки для безударного режима.

Как сверлить бетон

Пошаговая инструкция

1

Наденьте закрытую обувь, защитные перчатки, очки, маску или респиратор.

2

Отметьте место для будущего отверстия карандашом и определите глубину сверления. Для этого можно сделать отметку на сверле фломастером или малярным скотчем. Чтобы повесить картину или легкую полку на дюбель, достаточно отверстия глубиной 2,5 см.

3

Вставьте в дрель сверло по бетону или коронку.

Приставьте кончик сверла к отметке на стене и убедитесь, что оно строго перпендикулярно плоскости стены.

5

Включите среднюю скорость вращения дрели, чтобы сделать наметочное отверстие.

6

Начните сверлить, но ударный режим сразу не включайте. Так вибрации не повлияют на угол наклона сверла. Когда просверлите 0,5 см, можете увеличить скорость и включить ударный режим.

7

Во время сверления нажимайте на инструмент уверенно, но не чрезмерно сильно, чтобы сверло погружалось в бетон постепенно, — иначе сверло можно повредить. Двигайте инструмент не только вперед, но и периодически назад, чтобы сверло освобождало отверстие от пыли.

8

Каждые 10–15 минут делайте перерыв, чтобы мотор дрели и сверло остыли. Сверло будет остывать быстрее, если опускать его в стакан с холодной водой.

9

Удалите из отверстия пыль. Используйте ершик, а затем уберите бетонную крошку пылесосом.

Как сверлить газоблоки и пеноблоки

Газоблоки и пеноблоки делают из ячеистых, или легких, бетонов. От простого бетона они отличаются менее плотной и более пористой структурой. Сверлить их легче. Для этого можно использовать дрель или шуруповерт со сверлом по дереву, коронкой по дереву или керамограниту. Пенобетон лучше не сверлить перфоратором, тем более в ударном режиме: стена будет крошиться.

Последовательность работы примерно такая же, как с простым бетоном. Однако надежность отверстий в таком материале будет хуже: пластиковые или металлические анкеры могут вывалиться, если в отверстии окажется много воздушных карманов. Чтобы повесить на такую стену что-то тяжелее картины, лучше использовать химические анкеры — это синтетическая смола, которая заполняет неровности, полости и трещины внутри стены.

Как повесить полку на стену, которая крошится

Как сверлить дерево

Если у вас стены из бревен или клееного бруса, для сверления можно использовать дрель или шуруповерт. В качестве насадок можно выбрать:

• Винтовое сверло по дереву. Такие сверла могут иметь большую длину — 300, 450, 600 мм — и большой диаметр — от 10 до 52 мм. Это позволяет делать глубокие и широкие отверстия для крупного и выносливого крепежа. Выступы по краям сверла аккуратно надрезают волокна, древесина не рвется, а аккуратно режется.
• Спиральное сверло по дереву. У таких сверл небольшие диаметры; они подходят, если нужно повесить на стену что-то легкое — небольшое зеркало или кашпо. Наконечник заканчивается центрирующим острием, которое не дает сверлу сдвинуться с заданной точки.
• Перьевое сверло по дереву. Диаметр таких сверл (от 8 до 60 мм) позволяет делать действительно широкие отверстия.
• Коронки по дереву. Выбирайте их, если нужно просверлить отверстие под розетку, выключатель или трубу. Диаметр коронок обычно разнится от 19 до 127 мм, а глубина — от 22 до 64 мм. Если сверлить будете не цельную древесину, а, например, ДСП, установите на инструменте высокую скорость оборотов, чтобы отверстие получилось ровным.

Последовательность сверления деревянной стены такая же, как при сверлении бетонной, однако есть нюансы:

• Отмечайте точку сверления не карандашом, а шилом. В отметку-прокол проще попасть острым наконечником сверла и просверлить точно там, где нужно.
• Если стена сырая, древесина будет более вязкой. Сверло будет нагреваться быстрее, чем при сверлении сухого дерева, поэтому не забывайте останавливаться каждые 10–15 секунд, чтобы сверло остыло.
• Если нужно сделать отверстие большой глубины, а у вас только короткое сверло, используйте специальный удлинитель. Он обойдется дешевле сверла нужной длины.

Как сверлить гипсокартон

Чтобы повесить полку, светильник или телевизор на гипсокартонную перегородку, воспользуйтесь шуруповертом. Гипсокартонный лист — материал хрупкий, поэтому инструмент большой мощности и ударный режим дрели ему навредят. Если же гипсокартон прилегает к стене вплотную и вам нужно отверстие длиннее толщины гипсокартона, нужно будет сверлить отдельно гипсокартон и отдельно — стену.

8 проверенных способов повесить телевизор на стену из гипсокартона

Для гипсокартона подойдет сверло по дереву. Сверлите гипсокартон насквозь, а когда дойдете до основной стены, поменяйте насадку на сверло для бетона или кирпича.

Если гипсокартон крепится на металлический профиль и между ним и стеной есть зазор, в качестве крепежа в отверстии лучше использовать дюбель-бабочку. Если гипсокартон прикручен непосредственно к стене, используйте обычный дюбель. Чтобы работать быстрее, можно воспользоваться дюбелем с острым наконечником — например, Driva или Hard-Fix: для него не нужно сначала сверлить гипсокартонную стену.

07.06.2022

прецизионных отверстий путем сверления, растачивания и развертывания — Tarkka

Крайне важно, чтобы инженеры-конструкторы понимали весь путь деталей, которые они проектируют, от определения чертежа до производства, и осмотр. Одной из наиболее распространенных особенностей конструкции машин является отверстие. Независимо от того, принимает ли он болт или прецизионный подшипник, он должен быть правильным. размера и в правильном месте для правильной работы машины. В этом видео, мы изложим соображения по проектированию отверстий и точности отверстий, дать вам несколько советов по их надежной и экономичной обработке, а также сравнить различные способы их проверки.

Главы видео

00:00 – Введение
00:47 – Прецизионные отверстия в конструкции машин
02:36 – Предельные размеры отверстий
03:03 – Элементы управления положением GD&T
03:55 – Элементы управления формы GD&T
04: 43 – GD&T Orientation Controls
05:31 – Отделка поверхности
06:26 – Просверленные отверстия
07:33 – Советы по использованию сверл
08:23 – Центровочные сверла
09:44 – Развертки
11:26 – Растачивание
12: 27 – Круговое фрезерование
13:07 – Регулируемая компенсация (G41/G42)
14:28 – Точность процессов обработки
16:21 – Контроль прецизионных отверстий
17:03 – Калибр-пробки (проходные/непроходные штифты)
17:54 – Штангенциркули для внутренних измерений
18:26 – Телескопические нутромеры
19:00 – Микрометр с внутренним диаметром трубы
19:36 – Нутромер со шкалой
20:19 – Трехточечный микрометр
21:45 – Как убедиться, что отверстие соответствует техническим условиям
23:10 – Правило 1, Принцип конверта
24:01 — ISO и ASME для элементов размера
25:31 — Заключение

Дополнительные ресурсы

• Mitutoyo, Краткое руководство по прецизионным измерительным приборам
  • Содержит обширную информацию о том, как выбирать и использовать различные типы ручных и цифровых измерительных приборов и учитывать связанные с ними ошибки.
• ВВС США, Стандарт авиационного проектирования AND10387
  • Перечень общепринятых допусков на размер просверленных отверстий.
• Edge Precision, компенсация на режущий инструмент небольшое пояснение
  • Одно из лучших доступных объяснений того, как настроить компенсацию G41/G42 в режиме управления для фрезерной обработки с ЧПУ.

Стенограмма видео

Прецизионные сверления и отверстия являются фундаментальной особенностью почти каждой машины. Если вы когда-либо проектировали что-либо со штифтом, подшипником или уплотнением, вам, несомненно, приходилось указывать точное отверстие.

В этом видео мы познакомим вас с основными методами изготовления отверстий, используемыми в промышленности, и покажем вам некоторые передовые методы проектирования, чтобы вы не увеличивали ненужные затраты на свои детали и не создавали проблем во время производства. Мы также дадим вам несколько советов по получению отличных результатов при обработке с помощью обычных инструментов и оборудования. А поскольку основой прецизионной обработки являются прецизионные измерения, мы обсудим некоторые аспекты метрологии, чтобы вы могли каждый раз измерять свои детали быстро и точно.

Во-первых, давайте поговорим о некоторых примерах проектирования станков, где вам нужно будет указать прецизионное отверстие. Этот шарикоподшипник установлен в алюминиевом корпусе. Отверстие, в которое он подходит, должно быть очень точно выполнено, чтобы подшипник функционировал должным образом. Если посадка между подшипником и корпусом слишком плотная, подшипник может заблокироваться после установки или преждевременно выйти из строя. Если посадка слишком свободная, подшипник может сместиться во время работы, что приведет к вибрации или другим проблемам в машине.

Для этого подшипника разница между «слишком герметичным» и «слишком свободным» отверстием составляет всего около пяти десятитысячных дюйма, или 12 микрон. Это очень жесткий допуск, и для правильной обработки и проверки требуется определенная осторожность.

Другим примером прецизионного отверстия является отверстие под уплотнение. Как мы обсуждали в нашем видеоролике об уплотнительных кольцах, уплотнения зависят от тщательно контролируемого взаимодействия с отверстием. Если посадка слишком тугая, поршень может заклинить. Слишком слабое, и уплотнение может протекать или выдавливаться в зазор между поршнем и отверстием.

Наконец, конструкторы часто выравнивают компоненты или передают усилие с помощью штифтов. Одна из распространенных схем состоит в том, чтобы спроектировать соединение таким образом, чтобы штифты вдавливались в одну часть, а другая часть свободно скользила по ним. Достижение этих посадок требует не только точного размера отверстий, но и того, чтобы они были просверлены в правильных местах.

Имея в виду эти области применения, давайте более внимательно подумаем об особых качествах отверстия, влияющих на его характеристики, и обсудим, как мы можем контролировать эти качества на инженерном чертеже. Самая очевидная характеристика, которая приходит на ум, — размер. Если отверстие слишком маленькое, ответная часть не подойдет. И если он слишком большой, он может не обеспечить требуемой точности выравнивания. Конструктор использует допуск, чтобы указать диапазон размеров, приемлемый для готового элемента. Ранее мы показывали вам, как систематически устанавливать этот допуск на основе желаемого соответствия между компонентами.

Но размер отверстия — не единственная характеристика, о которой нам нужно беспокоиться. Если вы когда-либо пытались выровнять две детали с помощью набора винтов или штифтов, вы, возможно, лично столкнулись с важностью расположения отверстий. В этом случае, даже если размеры всех задействованных отверстий находятся в пределах допуска, вы можете обнаружить, что детали все равно не подходят друг к другу. Это связано с тем, что отверстия также должны находиться в правильном месте, чтобы соединение функционировало должным образом. В то время как допуск местоположения можно контролировать с помощью обычных линейных размеров, геометрических размеров и допусков, или GD&T, позволяет проектировщику гораздо более точно контролировать допуски положения элементов, а также увеличивает величину допустимого допуска без влияния на функциональность.

Но допусков на размер и расположение по-прежнему недостаточно для полного определения размерных характеристик отверстия. Отверстие, даже очень точно обработанное, никогда не бывает идеальным цилиндром. Всегда есть крошечные вариации, высокие и низкие точки, которые отклоняются от идеального цилиндра. Величина допустимого отклонения от идеально круглого прямого цилиндра контролируется допуском формы. Для цилиндров допуски GD&T на прямолинейность, округлость и цилиндричность являются основными способами, с помощью которых проектировщик определяет требования к форме. Если вы работаете в соответствии со стандартами черчения ASME, существует также неявный контроль формы, о котором мы поговорим чуть позже.

Существует еще одно размерное свойство, называемое ориентацией, которое также может иметь большое влияние на производительность машины. Ориентация используется для описания того, насколько параллельно или перпендикулярно должно быть отверстие по отношению к другому элементу. Например, когда отверстия подшипников имеют чрезмерное угловое смещение, вал может заклинить во время установки или вызвать нежелательные силы и моменты во время работы, что приведет к преждевременному выходу из строя.

Существует множество нюансов в допусках расположения, ориентации и формы, и мы пока просто хотим познакомить вас с этими понятиями на высоком уровне. В следующих видеороликах мы больше сосредоточимся на особенностях этих элементов управления, особенно в том, что касается GD&T.

Последней характеристикой отверстия является качество обработки его поверхности. Обработка поверхности особенно важна при работе с гидравлическими или пневматическими уплотнениями, поскольку слишком грубая обработка увеличивает вероятность утечек или приводит к преждевременному износу уплотнительных элементов.

Прецизионные отверстия могут быть изготовлены различными методами, и оператор должен найти компромисс между каждым из них, чтобы выбрать наиболее экономичный процесс, отвечающий требованиям чертежа. Четыре основных процесса формирования и обработки отверстий — это сверление, развертывание, растачивание и круговая интерполяция с помощью концевой фрезы. Есть много других процессов, но эти четыре широко доступны почти в каждом механическом цехе. Давайте поговорим о каждом из них немного подробнее.

Сверление, пожалуй, самый известный процесс механической обработки. Сверла, используемые в металлообработке, имеют две угловые режущие кромки, которые сходятся в центральной точке. В отличие от концевой фрезы, канавки спирального сверла не являются режущими поверхностями. Их единственная функция состоит в том, чтобы работать как шнек, перемещая стружку вверх и из отверстия.

Для проектировщика важным фактором при высверливании отверстия является соотношение между его глубиной и диаметром. Например, если диаметр отверстия составляет полдюйма, а его глубина — два дюйма, мы бы сказали, что отношение его глубины к диаметру равно четырем. Отверстия с отношением глубины к диаметру пять и выше обычно считаются «глубокими» и могут потребовать специальных циклов сверления и инструментов, которые увеличивают стоимость детали.

Дизайнер также должен знать, что отверстия можно сверлить только перпендикулярно поверхности. Если вам нужно отверстие на изогнутой или наклонной грани, вы должны указать точечную грань, которая создает плоское дно для работы.

Для станочника основной задачей при сверлении является удаление стружки. В более глубоких отверстиях, особенно в алюминии, стружка имеет тенденцию застревать в канавках сверла, что резко увеличивает тепловыделение при резании.

На сегодняшний день лучший способ решить эту проблему — подача СОЖ через шпиндель. Эта система подает охлаждающую жидкость под высоким давлением прямо к режущей кромке сверла. Когда охлаждающая жидкость вытекает из просверливаемого отверстия, она уносит с собой стружку. Если подача СОЖ через шпиндель недоступна, могут помочь циклы сверления, а также существуют сверла с параболической канавкой, предназначенные для более эффективного удаления стружки из отверстия. Снижение скорости вращения шпинделя при сохранении той же подачи на оборот также может помочь за счет снижения тепловыделения, что снижает вероятность слипания стружки.

Если вы хотите просверлить отверстие так, чтобы сверло не блуждало по заготовке, обязательно начните с хорошего центрирующего сверла. Точечные сверла намного короче обычных спиральных сверл, а также имеют очень короткие канавки. Это делает их намного более жесткими, чем обычные сверла, обеспечивая точный начальный конус, который помогает направлять последующие операции сверления.

Как правило, угол точечного сверления выбирается таким, чтобы он был равен или превышал угол вершины сверла. Идея состоит в том, что вы хотите, чтобы центр сверла соприкоснулся и начал резать раньше, чем внешние края. Диаметр конуса, оставляемого на заготовке центральным сверлом, должен составлять около 75% от диаметра сверла, которое вы планируете использовать.

Даже при тщательном точечном сверлении и оптимизированном процессе сверление не считается особо точным методом. В этой таблице показаны обычно ожидаемые допуски на размер просверленного отверстия для различных размеров. При сверлении на станке допуск на предполагаемое положение должен быть не более восьми тысяч или 0,2 мм в диаметре.

Хотя сверление само по себе не является особо точным процессом, просверленные отверстия часто уточняются последующими операциями для повышения их точности. Когда размер отверстия требует более жестких допусков, чем позволяет только сверление, отверстие может быть закончено путем развертывания.

Развертка представляет собой рифленый режущий инструмент, который удаляет тонкий слой материала, увеличивая отверстие примерно на десять-пятнадцать тысячных, или от 0,25 до 0,5 мм. Традиционные патронные развертки имеют небольшую фаску на носу, которая выполняет большую часть резки. Там, где при сверлении можно получить допуски на размер порядка плюс-минус пять тысяч или сто микрон, развертывание может надежно удерживать допуски в пределах тысячных, или 25 микрон.

Грубо говоря, вы должны запускать развертку на половине скорости и удвоенной скорости подачи на оборот по сравнению с только что использованным сверлом. Вы также должны срезать любой излом кромки или снять фаску перед развертыванием. Этот ввод поможет центрировать развертку, а также позволит удалить небольшой заусенец, оставшийся после операции снятия фаски.

Иногда можно «отрегулировать» размер разреза развертки на несколько десятых, просто изменив смазочно-охлаждающую жидкость или подачу и скорость. Вообще говоря, более густая, более смазывающая смазочно-охлаждающая жидкость, более низкая скорость и более высокая подача позволяют получить отверстие немного меньшего размера для данного материала.

Развертка не может исправить проблемы с расположением или формой просверленных отверстий. Развертки на самом деле спроектированы так, чтобы быть очень гибкими, самоцентрирующимися на пилотном отверстии и повторяющими его профиль. Если просверленное отверстие находится в неправильном месте или неровно, его расширение не сильно улучшит ситуацию.

Когда вам нужно сделать очень прямые круглые отверстия в очень точных местах, расточка является золотым стандартом. Расточные головки имеют эксцентриковую фрезу, часто токарную расточной оправку, которая медленно подается в отверстие. В отличие от развертки, которая может прорезать отверстие только одного размера, расточная головка регулируется, что позволяет обрабатывать широкий диапазон диаметров с помощью одного инструмента.

Настройка расточных головок — довольно медленный процесс, но как только они настроены, они могут надежно выдерживать допуски на размер и расположение в несколько десятых долей или около 5 микрон, в зависимости от биения шпинделя и точности стола станка.

До того, как станки с ЧПУ стали широко доступны, расточка была гораздо более распространена, чем сейчас, особенно в качестве черновой обработки. С широким распространением обрабатывающих центров с ЧПУ расточка стала более высокоточной чистовой обработкой. Одна из причин, по которой расточные головки потеряли популярность, заключается в том, что станки с ЧПУ могут одновременно перемещать несколько осей, что позволяет фрезеровать круги и сложные профили.

Хотя фрезерование с ЧПУ очень универсально, оно обычно не так точно, как некоторые из процессов, которые мы рассмотрели, особенно когда речь идет о допуске на размер. Многие причины сводятся к программам CAM, предполагающим идеальный номинальный диаметр концевой фрезы. В действительности, большинство концевых фрез после окончательной шлифовки имеют размер на одну или две тысячи, или от 25 до 50 микрон, меньше своего номинального размера.

Если на вашем станке имеется измерительная система, вы можете значительно повысить точность фрезерованных элементов, включив «контролируемую компенсацию» для чистового прохода. Когда программа обработки детали вызывает управляемую компенсацию, обычно с блоком G41 или G42, контроллер станка вычисляет смещение центральной линии инструмента, используя измеренный диаметр конкретного инструмента, загруженного в шпиндель, в отличие от общего номинального инструмента. диаметр хранится в библиотеке инструментов программного обеспечения CAM. Эта компенсация, если она доступна, может увеличить точность фрезерования в пределах одной или двух тысяч, или между 25 и 50 микронами.

Однако управляемая компенсация не может учитывать отклонение инструмента, которое часто приводит к изменению размера диаметра отверстия по его длине. А без регулярной калибровки люфта часто используемые фрезерные станки с ЧПУ имеют тенденцию вырезать искривленные круги по мере износа шарико-винтовых пар со временем. Хотя универсальность фрезерования с ЧПУ делает его привлекательным вариантом, важно подчеркнуть, что сверление, развертывание и растачивание по-прежнему имеют место, особенно когда требуются жесткие допуски.

Если мы хотим сравнить технологические возможности четырех методов, которые мы рассмотрели, лучше всего подумать о размере и точности местоположения независимо друг от друга. Если требуется еще большая точность, можно рассмотреть хонингование, шлифование, координатное растачивание или полировку роликами. Однако это специализированные процессы, которые могут значительно увеличить стоимость готовой детали. Часто лучший подход включает в себя объединение нескольких процессов с использованием сильных сторон каждого из них.

Это функциональный датчик, который мы обработали для предстоящего видео о допуске положения GD&T. Подобные датчики можно использовать для быстрого подтверждения того, что шаблоны элементов соответствуют требованиям допусков положения GD&T. Если деталь может полностью сесть на калибр, то она соответствует техническим требованиям.

Этот манометр имеет стальную основу с четырьмя запрессованными штифтами. Прессовая посадка между штифтами и основанием требует очень точного размера приемных отверстий в основании. А так как смысл этой детали в том, чтобы быть точным измерителем положения, штифты также должны находиться в очень точных местах. При диаметре в четверть дюйма эти отверстия были слишком малы для сверления, по крайней мере, с помощью инструментов, которые у нас были под рукой.

Мы решили сначала просверлить отверстия меньшего размера, чтобы удалить большую часть материала. В этот момент отверстия не имели точного размера и точного расположения. Затем мы использовали концевую фрезу и сняли еще немного материала со сторон отверстий. Это улучшило их расположение, что позволило нам рассверлить их до окончательного размера для идеальной прессовой посадки.

Когда мы проверили калибр, отклонение положения и ориентации штифтов составило менее двух десятых, или пять микрон, что находится в пределах нашего допуска для этого калибра.

В точных работах контроль и метрология имеют решающее значение. Если вы не можете контролировать с жестким допуском, вы не можете обрабатывать с жестким допуском. Это так просто.

Когда дело доходит до измерения отверстий и отверстий, существует множество различных инструментов и методов, но правильный выбор в данной ситуации зависит от нескольких факторов. Во-первых, вы должны спросить себя, действительно ли мне нужно измерять диаметр отверстия или мне просто нужно подтвердить, что оно соответствует техническим требованиям? Ответ на этот вопрос может зависеть от плана контроля качества заказчика, но часто нам не нужно измерять отверстие напрямую. Калибр-пробки

Вместо этого мы можем использовать «проходной» и «непроходной» калибр-пробки для нижнего и верхнего пределов допуска соответственно, чтобы подтвердить, что деталь соответствует техническим требованиям. Этот подход на сегодняшний день является наиболее эффективным, и по этой причине он является распространенным методом контроля качества в крупносерийном производстве.

Однако калибр-пробки становятся проблематичными, когда допуски очень жесткие, например менее двух тысяч или 50 микрон. При таких допусках может быть трудно повторно различить разницу между «годен» и «не годен». Калибры также не могут определить, действительно ли отверстие круглое, а заусенцы на краю отверстия могут привести к ложному результату. Наконец, вам часто потребуется фактическое численное измерение функции, а не просто оценка «соответствует спецификации» или «не соответствует спецификации».

В таких ситуациях у вас может возникнуть соблазн достать штангенциркули и использовать их внутренние измерительные губки для проверки диаметра.

Не надо.

Внешние губки обычных штангенциркулей имеют точность только плюс-минус одна тысяча, или 20 микрон, а из-за того, что называется погрешностью смещения шкалы, внутренние губки имеют дополнительное отклонение плюс-минус одна тысяча, или тридцать микрон, это означает, что ваши измерения могут отличаться до двух тысячных дюйма или пятидесяти микрон. Есть несколько лучших вариантов для рассмотрения.

Чуть лучше штангенциркуля являются телескопические нутромеры. Эти инструменты помогают «перенести» внутреннее измерение на инструмент внешнего измерения, такой как микрометры. Телескопические датчики сложны в использовании, но если вы будете осторожны, вы можете получить измерение, которое повторяется в пределах одной тысячи или 25 микрон. Самым большим преимуществом телескопических нутромеров является их дешевизна. Компромисс заключается в том, что они очень чувствительны к технике оператора и даже в идеальных условиях недостаточно точны для очень жестких допусков.

Для более точных измерений можно использовать трубчатые микрометры с внутренним диаметром. Обычно они продаются в наборах, включающих микрометрическую головку и несколько сменных пяток. Большим преимуществом трубчатых ID-микрофонов является то, что один комплект может охватывать широкий диапазон диаметров. Этот набор, например, может иметь размеры от 1,5 до 12 дюймов или от 40 до 300 мм, но доступны и другие наборы размером до 60 дюймов или 1500 мм. Микрофоны Tubular ID имеют точность около одной тысячи или 25 микрон.

Для еще более точных измерений вам может понадобиться нутромером со шкалой. Они могут считывать данные с точностью до одной десятой или двух с половиной микрон. Циферблатные нутромеры также можно использовать для быстрого выполнения нескольких измерений под разными углами и на разных глубинах в отверстии, что позволяет оператору оценить форму.

Если вы внимательно посмотрите на шкалу нутромера с часовым механизмом, то увидите, что на самом деле он не считывает диаметр элемента, который вы измеряете напрямую. Вместо этого он сообщает только об отклонении от нуля. Следовательно, манометр должен быть установлен перед использованием. Предпочтительным подходом является использование кольцевого калибра для измеряемого диаметра, но вы также можете установить их между губками микрометра.

Разновидностью нутромера со шкалой является трехточечный микрометр. Трехточечные микрофоны предлагают два больших улучшения по сравнению с циферблатными калибрами. Во-первых, имеется три измерительных поверхности вместо двух, которые самоцентрируют датчик в отверстии, устраняя необходимость в колебательном движении. Это делает их более быстрыми и удобными в использовании. Во-вторых, трехточечные микрофоны обычно имеют прямую индикацию, а это означает, что они отображают фактический диаметр, а не просто отклонение, как это делает нутромером со шкалой. Это означает, что их не нужно устанавливать с помощью калибра-кольца, если только вы не меняете измерительную головку.

За эти преимущества приходится платить: трехточечные микрофоны значительно дороже нутромеров со шкалой, и они являются одними из самых дорогих среди всех ручных измерительных инструментов. Диапазон измерения каждой головки также довольно ограничен, поэтому вам нужно иметь довольно большой их запас, чтобы иметь возможность проверить каждое отверстие с их помощью.

Также стоит отметить, что вы также можете измерять отверстия с помощью координатно-измерительной машины или КИМ. Хотя КИМ, как правило, очень точны, ими легко злоупотребить. Очень незначительные проблемы с настройкой, программированием или отчетностью могут привести к значительным ошибкам в окончательных данных. Даже при наличии КИМ есть большая вероятность, что ручной инструмент обеспечит более точное измерение быстрее.

Мы предоставили вам несколько способов измерения элемента, но определить, действительно ли он соответствует требованиям чертежа, не так просто, как просто записать число, отображаемое на датчике. Ранее в видео мы упоминали, что отверстие может иметь небольшие вариации формы, что является еще одним способом сказать, что оно может быть не круглым или прямым, и мы должны учитывать эту возможность при проверке деталей.

Предположим, вы измеряете скважину в нескольких разных местах, возможно, на разных глубинах и под разными углами. Вы, вероятно, получите немного другой диаметр для каждого измерения. Итак, каков истинный диаметр отверстия? И что, если одно или два измерения фактически выходят за пределы допуска? Часть бракованная?

Здесь все становится сложнее.

С точки зрения контроля, оценка соответствия цилиндрического отверстия системе ASME Y14.5 фактически требует двух шагов. Во-первых, необходимо использовать двухточечный измерительный инструмент для измерения диаметра на различных глубинах и углах. Каждое выполненное измерение должно находиться в пределах установленных допусков. Если какое-либо измерение, которое вы выполняете, выходит за пределы допуска, функция не соответствует техническим требованиям. Далее, должен полностью пройти калибровочный штифт по минимальному пределу диаметра.

В учебниках и курсах GD&T этот второй шаг иногда называют «правилом 1» или принципом конверта. Хотя этот двухэтапный подход добавляет много сложностей, для этого есть веская причина. Без принципа конверта не гарантируется, что отверстия, размеры которых соответствуют спецификации, свободно соединятся с сопрягаемой деталью. Если отверстие близко к минимальному пределу диаметра, а также имеет проблемы с прямолинейностью, вы можете увидеть, как сопрягаемый штифт будет иметь тенденцию к заеданию в том, что должно быть рабочей посадкой.

До сих пор мы обсуждали эту концепцию исключительно в контексте отверстий, но тот же принцип применим и к внешним диаметрам. Каждое двухточечное измерение, выполненное с помощью микрометров наружного диаметра, должно находиться в пределах допуска, а калибр-кольцо на максимальном пределе диаметра также должен проходить через элемент.

Если вы раньше работали с GD&T, вы, вероятно, слышали, как кто-то загадочно заявляет, что существуют различия между системами ASME и ISO GD&T. Ну, самая большая разница связана с принципом конверта. Он применяется по умолчанию к чертежам, подготовленным в соответствии с ASME Y14.5, но не к ISO. Чертежи ISO по умолчанию полагаются только на двухточечную схему измерения. Другими словами, единственным требованием системы ISO является то, что каждое двухточечное измерение, выполненное под разными углами и на разных глубинах, должно находиться в пределах установленного диапазона допусков.

Это означает, что допуск на размер не обеспечивает контроля прямолинейности. Другими словами, в системе ISO возможно, что элемент может соответствовать спецификации на основе допуска на размер, но все же не соответствовать сопрягаемой части.

Не будем спорить о том, какая система лучше. У каждого есть свои преимущества и недостатки, но важно то, что вы понимаете различия. Если вам нужен принцип конверта при использовании системы ISO, вы можете добавить модификатор конверта после допуска, что делает интерпретацию эквивалентной системе ASME.

Аналогичным образом, если у вас есть чертеж ASME и вам нужно отказаться от требований принципа конверта, вы можете добавить модификатор независимости, который требует, чтобы диаметр рассматривался так, как это было бы в системе ISO.

Надеюсь, это видео дало вам несколько советов по проектированию и изготовлению точных деталей. Как всегда, у нас есть сопутствующий пост в блоге с дополнительными ресурсами и ссылками, если вам нужна дополнительная информация. И если вы найдете наш контент полезным, рассмотрите возможность подписки на наш канал, а также на нашу рассылку новостей, чтобы не пропустить ни одного будущего видео.

А если вы хотите поддержать канал, у нас есть интернет-магазин, где вы найдете множество полезных инженерных инструментов, таких как эта линейка. Стальная линейка является основным инструментом любого инженера или машиниста. Они были изготовлены в соответствии с нашими точными спецификациями небольшим бизнесом здесь, в США. И в отличие от некоторых из наших предыдущих видео, эта линейка имеет как имперские, так и метрические единицы измерения.

Если у вас есть какие-либо вопросы или пожелания, обязательно оставьте комментарий. Вы также можете найти нас в LinkedIn или других социальных сетях, на которые мы ссылаемся в описании. Спасибо за просмотр!

Десятилетия попыток пробурить земную мантию вскоре могут принести плоды | Наука

Ранней весной 1961 года группа геологов начала бурение скважины на морском дне у тихоокеанского побережья Нижней Калифорнии. Экспедиция, первая в своем роде, была начальной фазой проекта, предназначенного для пробивания земной коры и достижения нижележащей мантии. Мало ли они знали, что их усилия вскоре будут омрачены, когда Джон Ф. Кеннеди начал гонку на Луну в мае того же года.

К концу 1972 года, после того, как были потрачены миллиарды долларов и благодаря коллективным усилиям тысяч ученых и инженеров, шесть миссий Аполлона приземлились на орбитальном компаньоне Земли и доставили домой более 841 фунта лунных камней и почвы.

Между тем, земные геологи, мечтавшие заглянуть внутрь Земли, остались с остатками различных программ благодаря сокращению бюджета.

С 1960-х годов исследователи пытались пробурить мантию Земли, но пока безуспешно. Некоторые попытки не увенчались успехом из-за технических проблем; другие стали жертвами разного рода неудач, включая, как выяснилось постфактум, выбор неподходящих мест для бурения. Тем не менее, эти усилия показали, что технология и опыт бурения до мантии существуют. И теперь первая фаза самой последней попытки достичь этой важной части нашей планеты – это бурение через тонкий участок океанической коры в юго-западной части Индийского океана.

Не беспокойтесь: когда бурильщики в конце концов пробьют мантию, горячая расплавленная порода не потечет через отверстие и не выльется на морское дно при извержении вулкана. По словам Холли Гивен, геофизика из Океанографического института Скриппса в Сан-Диего, хотя породы мантии действительно текут, они делают это со скоростью, близкой к скорости роста ногтя.

Мантия — самая большая часть этой планеты, которую мы называем домом, но ученые знают о ней относительно немного благодаря прямому анализу. Тонкий слой земной коры, на котором мы живем, составляет около одного процента объема Земли. Внутреннее и внешнее ядро ​​— твердые и жидкие массы, состоящие в основном из железа, никеля и других плотных элементов — занимают лишь 15 процентов объема планеты. Мантия, которая находится между внешним ядром и корой, составляет примерно 68 процентов массы планеты и колоссальные 85 процентов ее объема.

Думайте о мантии как о лавовой лампе размером с планету, где материал нагревается на границе ядра и мантии, становится менее плотным и поднимается плавучими шлейфами к нижнему краю земной коры, а затем течет по этому потолку, пока не остынет и опускается обратно к ядру. Циркуляция в мантии исключительно вялая: согласно одной оценке, путь от коры к ядру и обратно может занять до 2 миллиардов лет.

Получение нетронутого куска мантии важно, потому что это поможет ученым-планетологам лучше установить сырье, из которого образовалась Земля, когда наша Солнечная система была молода. «Это было бы достоверной информацией о том, из чего сделан мир», — говорит Гивен. По ее словам, его состав также даст представление о том, как первоначально сформировалась Земля и как она превратилась в многослойную сферу, в которой мы живем сегодня.

Ученые могут многое сделать о мантии даже без образца. Скорости и пути сейсмических волн, генерируемых землетрясениями, проходящих через планету, дают представление о плотности, вязкости и общих характеристиках мантии, а также о том, как эти свойства меняются от места к месту. Так же как и скорость, с которой земная кора поднимается вверх после того, как ее отягощают массивные ледяные щиты, которые недавно (в геологических терминах) растаяли.

Измерения магнитного и гравитационного полей нашей планеты дают еще больше информации, сужая круг типов полезных ископаемых, которые могут быть найдены на глубине, говорит Уолтер Манк, физик-океанограф из Скриппса. Ученый, сейчас 98, был частью небольшой группы исследователей, которая впервые пришла к идее бурения мантии в 1957 году. Но эти косвенные методы могут сказать ученому очень мало, отмечает он. «Ничто не заменит иметь в руках кусок того, что вы хотите проанализировать».

Исследователи с по держат в руках образцы мантии, но они не в первозданном виде. Некоторые из них представляют собой глыбы горных пород, вынесенные на поверхность Земли извергающимися вулканами. Другие были подняты вверх из-за смятых столкновений между тектоническими плитами. Третьи поднялись на морское дно вдоль медленно расширяющихся срединно-океанических хребтов, говорят геологи Генри Дик и Крис Маклауд. Дик из Океанографического института Вудс-Хоул в Массачусетсе и Маклауд из Кардиффского университета в Уэльсе являются соруководителями экспедиции по глубокому бурению, которая только что завершилась в юго-западной части Индийского океана.

Все нынешние образцы мантии были изменены в результате процессов, которые привели их к поверхности Земли, воздействию атмосферы или погружению в морскую воду на продолжительные периоды времени – возможно, всем вышеперечисленным. Те образцы мантии, подвергшиеся воздействию воздуха и воды, вероятно, потеряли некоторые из своих более легко растворяющихся исходных химических элементов.

Отсюда большое желание получить незапятнанный кусок мантии, говорит Дик. Получив доступ, ученые могли проанализировать общий химический состав образца, а также его минералогию, оценить плотность породы и определить, насколько легко она проводит тепло и сейсмические волны. Результаты можно сравнить со значениями, полученными из косвенных измерений, подтверждая или оспаривая эти методы.

Бурение до мантии также позволит геологам взглянуть на то, что они называют разрывом Мохоровичича, или сокращенно Мохо. Над этой загадочной зоной, названной в честь хорватского сейсмолога, открывшего ее в 1909 году, сейсмические волны распространяются со скоростью около 7 км/с, что соответствует скорости распространения волн через базальт или остывшую лаву. Ниже Мохо волны движутся со скоростью около 5 миль в секунду, что аналогично скорости, с которой они проходят через магматическую породу с низким содержанием кремнезема, называемую перидотитом. Мохо обычно находится на глубине от 3 до 6 миль ниже дна океана и на расстоянии от 12 до 56 миль под континентами.

Эта зона долгое время считалась границей коры и мантии, где материал постепенно остывает и прилипает к вышележащей коре. Но некоторые лабораторные исследования предполагают, что Мохо представляет собой зону, где вода, просачивающаяся из вышележащей коры, вступает в реакцию с мантийными перидотитами, создавая тип минерала, называемый серпентином. Эта возможность захватывающая, предполагают Дик и Маклауд. Геохимические реакции, которые производят серпентин, также производят водород, который затем может реагировать с морской водой с образованием метана, источника энергии для некоторых типов бактерий. Или, отмечают исследователи, Мохо может быть чем-то совершенно неизвестным науке.

Ключ к разгадке секретов мантии — найти правильное место для бурения. Материал мантии поднимается на дно океана на срединно-океанических хребтах, где тектонические плиты медленно раздвигаются. Но эти образцы просто не годятся. Работа через несколько миль коры под дном океана значительно изменила материал, сделав образец мантии нерепрезентативным для того, что находится глубоко внутри Земли. И бурение глубже на одном из этих хребтов также проблематично, говорит Дик. «На океанском хребте или его ближайших склонах кора слишком горячая, чтобы бурить больше одного-двух километров».

Итак, он и его коллеги ведут бурение на участке в юго-западной части Индийского океана под названием Атлантис-Бэнк, который находится примерно в 808 милях к юго-востоку от Мадагаскара. По словам Дик, многие факторы делают это место отличным местом для бурения экспедиции.

Во-первых, этот участок морского дна размером с Денвер расположен на поверхности океанской коры, возраст которой составляет около 11 миллионов лет, что делает его достаточно прохладным для бурения. Во-вторых, вершина берега представляет собой плато площадью 9,7 квадратных миль, которое находится в пределах 2300 футов от поверхности океана. Это делает касание дна океана там, в отличие от морского дна глубиной 3,7 мили поблизости, не составляет труда. Сильные океанские течения в этом районе предотвратили скопление отложений на морском дне, из-за чего земная кора была в значительной степени обнажена. Он также относительно тонкий — предыдущая сейсмическая съемка этого района показала, что кора имеет толщину всего 1,6 мили.

Более того, океаническая кора под банкой Атлантис сформировалась на участке срединно-океанического хребта, где верхние слои формирующейся коры распространялись в одном направлении от рифта, а нижние — в другом. Ученые пока не уверены, как и почему это произошло. Но из-за этого так называемого асимметричного спрединга, который, вероятно, происходит на значительной части срединно-океанических хребтов мира, Atlantis Bank не покрыт хрупкими слоями верхней коры, которые могут разрушиться и упасть в отверстие во время бурения. , — говорит Дик. Такой мусор может повредить буровое долото или привести к его заклиниванию, а также затруднить вымывание более мелких кусков породы и бурового раствора из скважины.

Несмотря на преимущества бурения в Atlantis Bank, экспедиция потерпела неудачу, характерную для многих проектов бурения в океане. Проблемы с загрузкой корабля задержали отплытие команды из Коломбо, Шри-Ланка, на день. Оказавшись на месте, команда сломала буровое долото, но прежде чем они смогли выловить осколки из скважины, им пришлось собраться и доставить больного члена экипажа на север, в сторону Маврикия, чтобы встретить приземлившийся вертолет для медицинской эвакуации. Корабль под названием JOIDES Resolution, вернулся после почти недели отсутствия, а затем ему пришлось потратить пару дней, используя сильный магнит, чтобы попытаться восстановить осколки сломанного сверла.

Они так и не нашли недостающие части. Но во время последней попытки с использованием сильного вакуума, чтобы попытаться проглотить их, экспедиция вернула, возможно, кусок океанской коры самого большого диаметра из когда-либо извлеченных. Цилиндр из темной крупнозернистой породы, называемой габбро, имеет 7 дюймов в поперечнике — в три раза больше обычного размера — и 20 дюймов в длину.

Целевая глубина группы для этой экспедиции составляла 4265 футов в земной коре, едва ли на полпути к мантии. К сожалению, по состоянию на 22 января бурение достигло глубины только 2330 футов под морским дном.

К тому времени, когда эта статья будет опубликована, в Atlantis Bank будут завершены буровые работы для этой части проекта. Будем надеяться, что второй, уже одобренный этап миссии завершит задачу и подключится к мантии. Но это может быть от двух до пяти лет. По словам Дик, конкуренция за судовое время со стороны других команд, желающих бурить в других частях мира, очень жесткая.

Однако научная группа не уйдет с первого этапа этого проекта с пустыми руками, говорит Маклауд. Восстановление образцов со всей земной коры также важно. «Мы понятия не имеем, каков основной состав океанической коры в любой точке земного шара», — говорит Дик. По его словам, породы нижней коры, ранее извлеченные из других участков глубокого бурения, оказались совсем не такими, как ожидали исследователи.

Проект Atlantis Bank позволит изучить химический состав нижних слоев земной коры. А полный профиль по всему слою помог бы ученым понять, как там химически и физически трансформируются магмы, в том числе как мантийные породы кристаллизуются и прикрепляются к нижней поверхности земной коры.

Как только исследователи наконец получат свой образец мантии, другие команды смогут присоединиться к проекту и провести собственные эксперименты, говорит Маклауд. «Будущие экспедиции могут сбрасывать инструменты в дыру на долгие годы». Например, сейсмологи могут отправлять датчики в яму глубиной в несколько миль, а затем напрямую измерять скорости сейсмических волн, пульсирующих в земной коре, вместо того, чтобы выводить их с помощью лабораторных испытаний на небольших образцах горных пород.