Сверло которое делает квадратное отверстие

Все о сверлах для квадратных отверстий

Если с высверливанием круглых отверстий у современных мастеров проблем в большинстве случаев не возникает, то квадратное под силу выточить не каждому. Однако это не так сложно, как кажется на первый взгляд, причем как в древесине, так и в металле. Чтобы решить эту задачу, необходимо использование специальных инструментов и приспособлений. Интересно, что каждое из них действует по принципу самых простых фигур геометрии.

Особенности

По своему конструктивному устройству приспособление для высверливания квадратных отверстий является скорее фрезой, а не сверлом. Однако отечественным мастерам привычнее называть его сверлом, да и фирмы-изготовители именуют изделие именно так.

Согласно кинематике, в соответствии с которой происходит перемещение этого устройства, очевидно, что срез обрабатываемого материала происходит исключительно посредством боковой поверхности, а точнее – 4-х таких поверхностей. Такой способ характерен не для сверла, а для фрезы. Но вращательных движений недостаточно для высверливания качественного и ровного квадратного отверстия. Фреза должна не только вращаться, но и совершать качательные движения – также вокруг оси.

Важно и то, что вращение и покачивание должны быть направлены во взаимно противоположные стороны.

С какой скоростью сверло-фреза будет вращаться, можно выяснить, лишь исходя из характеристик электродрели или иного инструмента, которым планируется работать. Однако нужно учитывать, что сверление квадратного отверстия будет происходить не очень быстро, и производительность работы будет невысокой.

Одного треугольника Рёло для получения квадратного отверстия недостаточно – нужно, чтобы на сверле имелись канавки, по которым будет производиться отведение стружки, являющейся отходами от сверления. Именно по этой причине на рабочей поверхности сверла вырезается 3 полуэллиптических окружности.

За счет этого осуществляется снижение момента инерции фрезы, уменьшается нагрузка на шпиндель, при этом происходит повышение режущей способности насадки.

Виды и их устройство

Для высверливания отверстий в форме квадрата чаще всего используются сверла Уаттса. Особенностью их конструкции является то, что в основе лежит не квадрат, а треугольник, называемый треугольником Рёло. Принцип действия сверла такой: треугольник двигается по эллипсоидным дугам, при этом своими вершинами он будет очерчивать квадрат идеальной формы. Единственным недостатком может считаться легкое закругление вершин 4-угольника. Квадрат получится в случае, если эллипсоидных дуг будет 4, а движение треугольника Рёло – равномерным.

Нужно отметить, что треугольник Рёло – конструкция, уникальная по своим свойствам. Только благодаря ему и стало возможным создание сверл для высверливания отверстий в форме квадрата. При эксплуатации этого изделия важно помнить, что ось, по которой оно вращается, обязательно должна описывать эллипсоидные дуги, а не стоять в одной точке. Устройство патрона оборудования должно быть таким, чтобы не мешать треугольнику совершать движение. Если треугольник движется четко по правилам, то итогом высверливания станет ровный квадрат, а обработка не затронет только 2% от его общей площади (за счет скругления уголков).

Как пользоваться?

При использовании сверл Уаттса нет необходимости в специальных станках с насадками. Достаточно обычного станка, если вы планируете работать с металлом. Что касается древесины, взятой в качестве обрабатываемого материала, то для сверления отверстий в ней достаточно обычной дрели, правда, немного усовершенствованной при помощи дополнительных приспособлений.

Для изготовления такого устройства нужно выполнить ряд шагов.

• В первую очередь нужно обзавестись фанерным листом или деревянной доской, но не очень толстой. Разумеется, понадобится и непосредственно треугольник Рёло с геометрическими параметрами, соответствующими диаметру используемого сверла Уаттса.
• Произвести жесткую фиксацию сверла на получившемся треугольнике.
• Для перемещения треугольника с закрепленным сверлом в соответствии с нужной траекторией потребуется деревянная направляющая рамка. Внутри нее вырезается квадратное отверстие, параметры которого такие же, как у того отверстия, что планируется к высверливанию. То, какую толщину имеет рамка, очень важно – она определяет, какой глубины отверстие можно высверлить.
• Рамку нужно четко зафиксировать в патроне дрели таким образом, чтобы было полное совпадение центра треугольника и оси, по которой вращается патрон электродрели.
• Вращение сверла должно быть правильным. Для этого оно должно свободно перемещаться вдоль и поперек. Чтобы это обеспечить, необходим передаточный механизм, который и соединит патрон электродрели с хвостовиком насадки. Принцип работы передаточного механизма такой же, какой имеет карданный вал в любом грузовике.
• Закрепление деревянной заготовки также должно быть тщательным. Располагают ее таким образом, чтобы ось вращения насадки четко совпала с центром планируемого квадратного отверстия.

Конструкция переходника (передаточного механизма) несложная. В ней есть корпус, плавающий хвостовик, специальное качающееся кольцо, крепежные винты и опорные шарики. Особенностью является сменная втулка – она нужна для того, чтобы можно было закрепить патроны различных станков для обработки металла. Сменить насадку можно довольно быстро.

Как только сборка устройства окончена, а каждый элемент зафиксирован, электрическая дрель готова к тому, чтобы начать высверливание. Да, углы отверстия не будут равны 90 градусов, а будут скруглены, но это решаемая проблема. Округлости дорабатываются самым обычным надфилем. Нужно помнить, что подобное устройство применимо для работы по дереву, причем на не слишком толстых его листах. Это связано с тем, что и сама конструкция не очень жесткая.

Сверло Уаттса имеет недостаток – обрабатывать с его помощью материалы, имеющие большую толщину, не получится.

Здесь на помощь мастерам приходит сварочный аппарат или метод штамповки.

Пробойники для отверстий в форме квадрата продаются комплектами различных размеров и толщины. В комплекте есть (помимо самого пробойника) матрица, держатель в форме кольца, ограничивающий элемент, и втулка, с помощью которой направляется пробойник.

Чтобы усилить воздействие на штамп, эффективно использование гидравлического домкрата. Отверстия получаются чистыми, ровными, без зазубрин. Особенно качественными считаются инструменты канадской марки Veritas.

Если вы являетесь обладателем инвертора для сварки, можно просто выжечь отверстие любой формы, в том числе и квадратной, конечно, если речь идет о металле как обрабатываемом материале. Чтобы получить отверстие в виде квадрата, необходимо сначала обзавестись заготовкой. Ею является графитовый квадрат того же размера, какой планируется высверлить. Оптимально использовать графит марки ЭЭГ или МПГ.

Работа начинается с формирования круглого отверстия такого размера, чтобы туда вошла графитовая заготовка. После того как заготовка вставлена и закреплена, ее обваривают по периметру. Далее нужно лишь извлечь графитовый квадрат, после чего произвести зачистку и шлифовку получившегося отверстия.

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.

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

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:

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.

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:

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

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

1. Внутрь широкой трубки приваривается оправка квадратного сверла.
2. Далее делается крепление для дрели – такой же хомут. Для него требуется металлическая трубка уже большего диаметра.
3. 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.

1. 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.

1. 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.

1. 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.
2. Деревянная заготовка, в которой будет сверлиться дырка, фиксируется перед рамкой так, чтобы центр будущего квадратного профиля чётко совпадал с осью вращения бурящей насадки.
3. 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.

1. 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.

Сверло для квадратных отверстий

Если у вас есть сверлильный станок, то вы без проблем просверлите металлическую заготовку. Но как быть, если требуется просверлить сталь, создав отверстие в форме квадрата. Например, чтобы сделать квадратное отверстие в дереве, существуют пазовально-долбежные станки с соответствующей оснасткой. Дерево — материал податливый, в плане обработки с ним всё довольно просто.

В металле тоже можно просверлить отверстие в форме квадрата, вот только понадобится довольно редкая оснастка, в продаже такую не найти. Особое сверло, которое состоит из двух отдельных элементов: квадратной направляющей и металлорежущей фрезы.

Но это в теории, воссоздать на практике подобную конструкцию решаются не многие. Автор Youtube канала Mehamozg, Евгений как раз из тех мастеров, кому интересны нестандартные задачи.

На своем канале демонстрирует неординарный подход к работе.

Он занимается ковкой, создает метчики из арматуры, а его ролик с простейшими ножницами для разделки стального квадратного прута завоевал Youtube в категории DIY, собрав 3.5 миллиона просмотров.

В ролике по созданию сверла, а если быть точным, фрезы для квадратных отверстий, Евгений подробно показывает процесс.

Это предварительные расчеты в чертежной программе.

. работа с шестигранной заготовкой на токарном станке, установка кардана от авто между хвостовиком и режущей частью, подготовка направляющей из квадратной трубы.

Смотрим, что получилось у мастера.

Оценить прикладную пользу при сверлении металла с помощью этого механизма наверняка способны инженеры и мастера токарного дела, но это, однозначно, интересная и незаурядная идея, за реализацию которой мы благодарны мастеру, автору канала Mehamozg.