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.

Значение геометрии в сверле Уаттса

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

1. Чертится равносторонний треугольник.
2. Из каждой его вершины циркулем проводится окружность радиусом равным длине стороны.
3. 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.

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.

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.

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:

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

2. Приваренную маленькую трубку разрезают поперёк ровно посередине – получается хомут.
3. К одному из концов этой же более узкой трубки приваривают гайку.
4. 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.

5. Внутрь широкой трубки приваривается оправка квадратного сверла.
6. Далее делается крепление для дрели – такой же хомут. Для него требуется металлическая трубка уже большего диаметра.
7. 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.

8. 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:

1. 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.
2. Сверло дрели необходимо надёжно закрепить в центре деревянного треугольника Рёло.
3. 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.

4. 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.

5. 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.
6. Деревянная заготовка, в которой будет сверлиться дырка, фиксируется перед рамкой так, чтобы центр будущего квадратного профиля чётко совпадал с осью вращения бурящей насадки.
7. 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:

1. Лазерная резка. Даёт высокую точность просверливания. Но для такой работы требуется дорогое сложное оборудование.
2. 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.
3. 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.

4. 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:

1. На рабочей поверхности размечается будущее отверстие.
2. В углах квадрата кернером намечаются точки. По ним сверлятся круглые отверстия.
3. Далее нужно выполнить сквозные отверстия по периметру разметки. Внутренняя часть убирается путём высверливания, но для этого стоит использовать сверло подходящего диаметра.
4. 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.